STMicroelectronics 系列：STM32L0 系列 (用于超低功耗玩具)

STM32L0 系列超低功耗特性

在这里插入图片描述

1. 超低功耗模式

1.1 休眠模式 (Sleep Mode)

STM32L0 系列单片机提供了多种休眠模式，这些模式允许设备在不活动时节省电力。休眠模式可以分为以下几种：

STOP 模式：在这种模式下，CPU 和大部分外设停止工作，但部分低功耗外设如 RTC 和 IWDG 仍然可以继续运行。STOP 模式分为几个子模式，每个子模式的功耗和唤醒时间不同。
STANDBY 模式：在这种模式下，系统时钟和大部分电源域被关闭，只有备份寄存器和 RTC 保持活动状态。STANDBY 模式的功耗非常低，但唤醒时间较长。
SHUTDOWN 模式：这是功耗最低的模式，所有电源域和时钟都被关闭。SHUTDOWN 模式的功耗几乎为零，但需要重新初始化系统才能恢复工作。

1.2 低功耗运行模式 (Low-Power Run Mode)

在低功耗运行模式下，CPU 仍然运行，但外设和时钟被配置为低功耗状态。这种模式适合在需要持续处理数据但功耗要求较低的应用中使用。可以通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 来进入低功耗运行模式。

1.3 低功耗等待模式 (Low-Power Wait Mode)

低功耗等待模式是一种在等待事件时降低功耗的模式。在这种模式下，CPU 进入休眠状态，但仍然可以被外部中断或定时器中断唤醒。通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 和时钟控制寄存器 (RCC_CR) 来实现低功耗等待模式。

1.4 示例代码：进入 STOP 模式

以下是一个示例代码，展示了如何配置 STM32L0 系列单片机进入 STOP 模式：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 进入 STOP 模式

void EnterSTOPMode(void) {

    // 配置 STOP 模式

    HAL_PWRErrorStatus_t error = HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    if (error != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        EnterSTOPMode();

    }

}

1.5 示例代码：进入 STANDBY 模式

以下是一个示例代码，展示了如何配置 STM32L0 系列单片机进入 STANDBY 模式：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 进入 STANDBY 模式

void EnterSTANDBYMode(void) {

    // 配置 STANDBY 模式

    HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STANDBY 模式

        EnterSTANDBYMode();

    }

}

2. 低功耗外设

2.1 实时时钟 (RTC)

RTC 是一种低功耗外设，可以在休眠模式下继续运行。RTC 可以用于定时唤醒系统，或者记录时间信息。通过配置 RTC 控制寄存器 (RTC_CR) 和 RTC 中断寄存器 (RTC_ISR) 来启用 RTC 功能。

2.2 低功耗定时器 (LPTIM)

LPTIM 是一种低功耗定时器，可以在休眠模式下继续运行。LPTIM 可以用于生成定时中断，或者控制外部设备。通过配置 LPTIM 控制寄存器 (LPTIM_CR) 和 LPTIM 配置寄存器 (LPTIM_CFGR) 来启用 LPTIM 功能。

2.3 低功耗 UART (LP-UART)

LP-UART 是一种低功耗通信接口，可以在休眠模式下继续接收数据。LP-UART 可以用于实现低功耗的通信功能。通过配置 UART 控制寄存器 (USART_CR1) 和 UART 配置寄存器 (USART_CR2) 来启用 LP-UART 功能。

2.4 示例代码：配置 RTC 定时唤醒

以下是一个示例代码，展示了如何配置 STM32L0 系列单片机的 RTC 以实现定时唤醒：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// RTC 处理句柄

RTC_HandleTypeDef hrtc;



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 LSE 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;

    RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置 RTC

void RTC_Config(void) {

    // 初始化 RTC

    hrtc.Instance = RTC;

    hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;

    hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;

    hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUTPOLARITY_HIGH;

    hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUTTYPE_OPENDRAIN;

    hrtc.Init.TimeOut = RTC_TIMEOUT_VALUE;

    hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;

    if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置 RTC 定时唤醒

    RTC_TimeTypeDef sTime = {0};

    RTC_DateTypeDef sDate = {0};



    // 设置初始时间和日期

    sTime.Hours = 0;

    sTime.Minutes = 0;

    sTime.Seconds = 0;

    sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;

    sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;

    sDate.Date = 1;

    sDate.Year = 21;



    if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置定时唤醒

    HAL_RTCEx_Set WakeUpTimer_IT(&hrtc, 10, RTC_WAKEUPCLOCK_RTC);

}



// RTC 定时唤醒中断处理函数

void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc) {

    // 处理定时唤醒事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置 RTC

    RTC_Config();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}

2.5 示例代码：配置 LPTIM 生成定时中断

以下是一个示例代码，展示了如何配置 STM32L0 系列单片机的 LPTIM 以生成定时中断：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// LPTIM 处理句柄

LPTIM_HandleTypeDef hlptim1;



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 LSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;

    RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置 LPTIM

void LPTIM_Config(void) {

    // 初始化 LPTIM

    hlptim1.Instance = LPTIM1;

    hlptim1.Init.Clock.Source = LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC;

    hlptim1.Init.CounterTimeout = 1000; // 1000 ms

    if (HAL_LPTIM_Init(&hlptim1) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置定时中断

    HAL_LPTIM_RegisterCallback(&hlptim1, HAL_LPTIM_TRG_CPLT_CB_ID, LPTIM_TRG_CPLT_Callback);

    HAL_LPTIM_Start_IT(&hlptim1);

}



// LPTIM 定时中断处理函数

void LPTIM_TRG_CPLT_Callback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim) {

    // 处理定时中断事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置 LPTIM

    LPTIM_Config();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}

2.6 示例代码：配置 LP-UART 低功耗接收

以下是一个示例代码，展示了如何配置 STM32L0 系列单片机的 LP-UART 以实现低功耗接收：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// UART 处理句柄

UART_HandleTypeDef huart1;



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置 LP-UART

void LP_UART_Config(void) {

    // 初始化 UART

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 9600;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

    huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

    huart1.Init.Prescaler = 0;

    huart1.Init.PowerSaveModeEntry = UARTLowPowerEntrySTOPMode;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置中断

    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

}



// UART 接收中断处理函数

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {

    // 处理接收到的数据

    uint8_t data;

    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &data, 1);

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 中断服务例程

void USART1_IRQHandler(void) {

    HAL_UART_IRQHandler(&huart1);

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置 LP-UART

    LP_UART_Config();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}

3. 电源管理

3.1 电源域控制

STM32L0 系列单片机具有多个电源域，可以通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 和电源配置寄存器 (PWR_CSR) 来控制这些电源域的开关。电源域控制可以用于进一步降低功耗。

3.2 电池管理

STM32L0 系列单片机支持电池管理功能，可以通过配置电池管理寄存器 (BATTMGMT_CR) 来实现电池电压监测和充放电管理。电池管理功能对于超低功耗玩具非常重要，可以确保设备在电池电压低时关闭或进入低功耗模式。

3.3 低功耗模式下的电源管理

在低功耗模式下，电源管理尤为重要。可以通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 来选择不同的低功耗模式，并通过配置备份寄存器 (BKP_DR) 来保存状态信息。这些配置可以确保设备在低功耗## 3. 电源管理

3.1 电源域控制

STM32L0 系列单片机具有多个电源域，可以通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 和电源配置寄存器 (PWR_CSR) 来控制这些电源域的开关。电源域控制可以用于进一步降低功耗。例如，可以关闭不需要的外设电源域，以减少静态功耗。

3.2 电池管理

STM32L0 系列单片机支持电池管理功能，可以通过配置电池管理寄存器 (BATTMGMT_CR) 来实现电池电压监测和充放电管理。电池管理功能对于超低功耗设备非常重要，可以确保设备在电池电压低时关闭或进入低功耗模式。这有助于延长设备的使用寿命并保证系统的稳定运行。

3.3 低功耗模式下的电源管理

在低功耗模式下，电源管理尤为重要。可以通过配置电源控制寄存器 (PWR_CR) 来选择不同的低功耗模式，并通过配置备份寄存器 (BKP_DR) 来保存状态信息。这些配置可以确保设备在低功耗模式下仍能保持必要的功能，并在唤醒时快速恢复。

3.3.1 配置电源域

电源域的配置可以通过以下步骤实现：

初始化电源控制：首先，初始化电源控制模块。
选择电源域：通过配置 PWR_CR 寄存器来选择需要控制的电源域。
关闭电源域：关闭不需要的电源域以节省电力。

以下是一个示例代码，展示了如何配置电源域：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置电源域

void PowerDomainConfig(void) {

    // 初始化电源控制

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

    HAL_PWR_DeInit();

    HAL_PWR_Init();



    // 选择电源域

    HAL_PWR_EnableBOD3V0(PWR_BOD3V0_LEVEL_2_0, PWR_BOD3V0_MODE_IT_RISING);



    // 关闭不需要的电源域

    HAL_PWR_DisableVddA();

    HAL_PWR_DisableVddIO2();

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置电源域

    PowerDomainConfig();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}

3.3.2 电池管理配置

电池管理功能可以通过以下步骤实现：

初始化电池管理：首先，初始化电池管理模块。
配置电池电压监测：通过配置 BATTMGMT_CR 寄存器来启用电池电压监测。
处理电池电压低事件：通过中断或轮询方式处理电池电压低事件。

以下是一个示例代码，展示了如何配置电池管理：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置电池管理

void BatteryManagementConfig(void) {

    // 初始化电池管理

    __HAL_RCC_BATTMGMT_CLK_ENABLE();

    HAL_BATTMGMT_DeInit();

    HAL_BATTMGMT_Init();



    // 配置电池电压监测

    HAL_BATTMGMT_EnableBatteryMonitor(BATTMGMT_BATTERY_THRESHOLD_2_0V, BATTMGMT_BATTERY_MODE_IT);



    // 配置中断

    HAL_NVIC_SetPriority(BATTMGMT_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(BATTMGMT_IRQn);

}



// 电池管理中断处理函数

void BATTMGMT_IRQHandler(void) {

    HAL_BATTMGMT_IRQHandler();

}



// 电池电压低事件处理函数

void HAL_BATTMGMT_BatteryLowCallback(void) {

    // 处理电池电压低事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

    // 可以在此处执行其他操作，如进入 STANDBY 模式

    HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置电池管理

    BatteryManagementConfig();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}

3.4 低功耗模式下的状态保存

在低功耗模式下，可以使用备份寄存器 (BKP_DR) 来保存状态信息。备份寄存器在 STANDBY 模式下仍然保持活动状态，可以在设备唤醒后快速恢复。

以下是一个示例代码，展示了如何配置备份寄存器来保存状态信息：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 HSI 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}



// 配置备份寄存器

void BackupRegisterConfig(void) {

    // 启用备份寄存器

    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();

    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();



    // 保存状态信息

    HAL_BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x1234); // 假设保存一个特定的状态值

}



// 读取备份寄存器

uint32_t ReadBackupRegister(void) {

    return HAL_BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置备份寄存器

    BackupRegisterConfig();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);



        // 读取备份寄存器

        uint32_t savedState = ReadBackupRegister();

        if (savedState == 0x1234) {

            // 处理恢复后的状态

            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

        }

    }

}

4. 总结

STM32L0 系列单片机通过提供多种低功耗模式和低功耗外设，以及灵活的电源管理功能，能够极大地降低系统的功耗。这些特性使得 STM32L0 系列在电池供电的嵌入式应用中表现出色，如传感器节点、可穿戴设备和物联网设备等。通过合理配置和使用这些功能，可以显著延长设备的使用寿命，提高系统的能效。

希望本文的内容对您在设计和开发超低功耗应用时有所帮助。如果您有任何问题或需要进一步的帮助，请随时联系技术支持团队。## 4. 总结

4.1 低功耗模式的综合应用

在设计超低功耗应用时，合理选择和配置低功耗模式是至关重要的。以下是一些综合应用的建议：

STOP 模式：适用于需要在较长时间内保持低功耗，同时保留部分外设功能的场景。例如，长时间休眠但需要定时唤醒进行数据采集或通信。
STANDBY 模式：适用于需要长时间关闭大部分电源域，但保留少量状态信息的场景。例如，长时间休眠但需要保存RTC的时间信息，以便在唤醒后继续使用。
SHUTDOWN 模式：适用于需要将功耗降至最低，且可以接受重新初始化系统的场景。例如，电池电量极低时，关闭所有电源域以保护电池。

4.2 低功耗外设的综合应用

低功耗外设如 RTC、LPTIM 和 LP-UART 可以在低功耗模式下继续工作，为系统提供必要的功能。以下是一些综合应用的建议：

RTC：用于定时唤醒系统或记录时间信息。在 STOP 模式下，RTC 仍然保持活动状态，可以配置定时中断来定期唤醒系统。
LPTIM：用于生成定时中断或控制外部设备。在 STOP 模式下，LPTIM 仍然保持活动状态，可以配置定时中断来定期执行某些任务。
LP-UART：用于低功耗的通信功能。在 STOP 模式下，LP-UART 仍然可以接收数据，通过中断唤醒系统处理接收到的数据。

4.3 电源管理的综合应用

电源管理是实现超低功耗的关键。以下是一些综合应用的建议：

电源域控制：关闭不需要的电源域，减少静态功耗。例如，关闭 VddA 和 VddIO2 电源域，仅保留必要的电源域。
电池管理：配置电池电压监测功能，当电池电压低时，系统可以自动进入 STANDBY 模式或采取其他保护措施。这有助于延长电池寿命并确保系统稳定运行。
状态保存：使用备份寄存器保存状态信息，以便在系统唤醒后快速恢复。这可以减少唤醒后重新初始化的时间，提高系统的响应速度。

4.4 示例应用

以下是一个综合应用示例，展示了如何在 STM32L0 系列单片机中配置 STOP 模式、RTC 定时唤醒、LPTIM 定时中断和 LP-UART 低功耗接收：


#include "stm32l0xx_hal.h"



// RTC 处理句柄

RTC_HandleTypeDef hrtc;



// LPTIM 处理句柄

LPTIM_HandleTypeDef hlptim1;



// UART 处理句柄

UART_HandleTypeDef huart1;



// 初始化系统

void SystemInit(void) {

    HAL_Init();

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();

}



// 配置系统时钟

void SystemClock_Config(void) {

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 配置 LSE 时钟

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE | RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;

    RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;

    RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;

    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);



    // 启用备份区域

    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();

    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();

}



// 配置 RTC

void RTC_Config(void) {

    // 初始化 RTC

    hrtc.Instance = RTC;

    hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;

    hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;

    hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUTPOLARITY_HIGH;

    hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUTTYPE_OPENDRAIN;

    hrtc.Init.TimeOut = RTC_TIMEOUT_VALUE;

    hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;

    if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置定时唤醒

    RTC_TimeTypeDef sTime = {0};

    RTC_DateTypeDef sDate = {0};



    // 设置初始时间和日期

    sTime.Hours = 0;

    sTime.Minutes = 0;

    sTime.Seconds = 0;

    sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;

    sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;

    sDate.Date = 1;

    sDate.Year = 21;



    if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置定时唤醒

    HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 10, RTC_WAKEUPCLOCK_RTC);

}



// RTC 定时唤醒中断处理函数

void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc) {

    // 处理定时唤醒事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 配置 LPTIM

void LPTIM_Config(void) {

    // 初始化 LPTIM

    hlptim1.Instance = LPTIM1;

    hlptim1.Init.Clock.Source = LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC;

    hlptim1.Init.CounterTimeout = 1000; // 1000 ms

    if (HAL_LPTIM_Init(&hlptim1) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置定时中断

    HAL_LPTIM_RegisterCallback(&hlptim1, HAL_LPTIM_TRG_CPLT_CB_ID, LPTIM_TRG_CPLT_Callback);

    HAL_LPTIM_Start_IT(&hlptim1);

}



// LPTIM 定时中断处理函数

void LPTIM_TRG_CPLT_Callback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim) {

    // 处理定时中断事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 配置 LP-UART

void LP_UART_Config(void) {

    // 初始化 UART

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 9600;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

    huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

    huart1.Init.Prescaler = 0;

    huart1.Init.PowerSaveModeEntry = UARTLowPowerEntrySTOPMode;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        // 处理错误

        while (1);

    }



    // 配置中断

    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

}



// UART 接收中断处理函数

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {

    // 处理接收到的数据

    uint8_t data;

    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &data, 1);

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

}



// 中断服务例程

void USART1_IRQHandler(void) {

    HAL_UART_IRQHandler(&huart1);

}



// 配置电源域

void PowerDomainConfig(void) {

    // 初始化电源控制

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

    HAL_PWR_DeInit();

    HAL_PWR_Init();



    // 选择电源域

    HAL_PWR_EnableBOD3V0(PWR_BOD3V0_LEVEL_2_0, PWR_BOD3V0_MODE_IT_RISING);



    // 关闭不需要的电源域

    HAL_PWR_DisableVddA();

    HAL_PWR_DisableVddIO2();

}



// 配置电池管理

void BatteryManagementConfig(void) {

    // 初始化电池管理

    __HAL_RCC_BATTMGMT_CLK_ENABLE();

    HAL_BATTMGMT_DeInit();

    HAL_BATTMGMT_Init();



    // 配置电池电压监测

    HAL_BATTMGMT_EnableBatteryMonitor(BATTMGMT_BATTERY_THRESHOLD_2_0V, BATTMGMT_BATTERY_MODE_IT);



    // 配置中断

    HAL_NVIC_SetPriority(BATTMGMT_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(BATTMGMT_IRQn);

}



// 电池管理中断处理函数

void BATTMGMT_IRQHandler(void) {

    HAL_BATTMGMT_IRQHandler();

}



// 电池电压低事件处理函数

void HAL_BATTMGMT_BatteryLowCallback(void) {

    // 处理电池电压低事件

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

    // 可以在此处执行其他操作，如进入 STANDBY 模式

    HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();

}



// 主函数

int main(void) {

    SystemInit();



    // 配置 RTC

    RTC_Config();



    // 配置 LPTIM

    LPTIM_Config();



    // 配置 LP-UART

    LP_UART_Config();



    // 配置电源域

    PowerDomainConfig();



    // 配置电池管理

    BatteryManagementConfig();



    // 用户代码

    while (1) {

        // 执行一些任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入 STOP 模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);



        // 读取备份寄存器

        uint32_t savedState = HAL_BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);

        if (savedState == 0x1234) {

            // 处理恢复后的状态

            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 切换 LED 状态

        }

    }

}

4.5 最佳实践

合理选择低功耗模式：根据应用场景和功耗要求，选择合适的低功耗模式。例如，如果需要定时唤醒，选择 STOP 模式；如果需要长时间关闭系统，选择 STANDBY 模式。
配置低功耗外设：合理配置 RTC、LPTIM 和 LP-UART 等低功耗外设，以实现定时唤醒和低功耗通信。
优化电源管理：关闭不必要的电源域，启用电池电压监测功能，确保系统在电池电压低时能够自动进入低功耗模式。
状态保存与恢复：使用备份寄存器保存状态信息，以便在系统唤醒后快速恢复。

通过以上建议和示例代码，您可以更好地理解和应用 STM32L0 系列单片机的超低功耗特性，从而设计出更加节能高效的嵌入式系统。

希望本文的内容对您在设计和开发超低功耗应用时有所帮助。如果您有任何问题或需要进一步的帮助，请随时联系技术支持团队。