STM32F103C8T6? PWR電源控制

1 PWR簡介

????????PWR（Power Control）電源控制單元是STM32微控制器中一個重要的組成部分，它負責管理系統的電源管理功能，以優化功耗并提高效率。PWR負責管理STM32內部的電源供電部分，可以實現可編程電壓監測器和低功耗模式的功能。以下是PWR電源控制單元的主要功能說明：

???1. 可編程電壓監測器（PVD）：

• 該功能允許微控制器實時監控VDD（主電源）的電壓水平。
• 當VDD電壓下降至預設的閾值以下或超過閾值以上時，PVD監測器會觸發中斷，使系統能夠執行必要的緊急處理措施，如數據保存或系統關閉。

? ?2. 低功耗模式：
? ?STM32提供多種低功耗模式，以適應不同的應用場景和節能需求。

• 睡眠模式（Sleep Mode）：CPU停止工作，但外設和中斷仍可響應，功耗大幅降低。
• 停機模式（Stop Mode）：所有時鐘停止，包括CPU和外設，但SRAM內容保持不變，功耗進一步降低。
• 待機模式（Standby Mode）：系統進入最低功耗狀態，僅RTC和備份寄存器保持運行，適用于需要保持時間信息的場合。

2 電源框圖

?????????這張圖展示了STM32微控制器的電源框架圖，其中VDDA和VSSA分別連接到VDD和VSS，為微控制器的不同供電區域提供電源。VDDA供電區域包括A/D轉換器、溫度傳感器、復位模塊和PLL等，VDD供電區域包括I/O電路、待機電路（含喚醒邏輯和IWDG）、電壓調節器等，而1.8V供電區域則為CPU核心、存儲器和內置數字外設提供電力。此外，還有從VBAT供電的后備供電區域，包括LSE 32K晶體振蕩器、后備寄存器、RCC BDCR寄存器和RTC，用于在主電源斷電時維持基本功能。

3?上電復位和掉電復位

????????圖5展示了微控制器上電復位（POR，Power-On Reset）和掉電復位（PDR，Power-Down Reset）的電壓波形圖。圖中顯示，當電源電壓VDD/VDDA從0上升到超過POR閾值時，微控制器觸發上電復位過程，復位信號Reset變高，維持一段時間以確保系統穩定啟動，然后Reset信號變低，系統開始正常運行；當電源電壓從高電平下降至低于PDR值時，觸發掉電復位過程，Reset信號再次變高，以確保在電源恢復前系統處于已知狀態。圖中還標注了40mV的遲滯（hysteresis），這是為了避免電源電壓的小幅波動導致系統不穩定的復位操作，以及標注了滯后時間（tRSTTEMPO），表示復位信號保持高電平的時間長度，確保系統完成必要的初始化過程。?

4 可編程電壓監測器

????????圖6描述了微控制器中可編程電壓檢測器（PVD）的門限特性，其中VDD/VDDA代表電源電壓，圖中顯示了PVD閾值，當電源電壓超過此閾值時PVD觸發，輸出信號從高電平變為低電平以指示電壓過高，圖中還標示了100毫伏的遲滯范圍，確保電源電壓變化必須超過閾值并保持一段時間才能觸發PVD，避免因電源電壓小幅波動而產生誤觸發，PVD輸出信號可用于觸發中斷或喚醒微控制器，執行緊急處理措施，以保護系統免受電壓異常影響，確保系統的穩定性和可靠性。

5 低功耗模式

????????表8概述了STM32微控制器的低功耗模式，包括睡眠（SLEEP-NOW或SLEEP-ON-EXIT）和停機（Stop）模式。在睡眠模式下，可以通過WFI（等待中斷）或WFE（等待喚醒事件）進入，喚醒方式可以是任一中斷或喚醒事件。在停機模式下，通過設置PDDS和LPDS位以及SLEEPDEEP位進入，喚醒方式包括任一外部中斷、WKUP引腳的上升沿、RTC鬧鐘事件、NRST引腳上的外部復位或IWDG復位。在睡眠模式下，CPU時鐘關閉，但對1.8V區域時鐘和其他時鐘和ADC時鐘無影響，而在停機模式下，關閉所有1.8V區域的時鐘，對VDD區域時鐘的影響取決于電源控制寄存器（PWR_CR）的設置，電壓調節器在這兩種模式下均開啟或關閉。

6 模式選擇

????????執行WFI（Wait For Interrupt）或者WFE（Wait For Event）指令后，STM32進入低功耗模式：

?6.1 睡眠模式

• 執行完WFI/WFE指令后，STM32進入睡眠模式，程序暫停運行，喚醒后程序從暫停的地方繼續運行
• SLEEPONEXIT位決定STM32執行完WFI或WFE后，是立刻進入睡眠，還是等STM32從最低優先級的中斷處理程序中退出時進入睡眠
• 在睡眠模式下，所有的I/O引腳都保持它們在運行模式時的狀態
• WFI指令進入睡眠模式，可被任意一個NVIC響應的中斷喚醒
• WFE指令進入睡眠模式，可被喚醒事件喚醒

6.2 停機模式

• 執行完WFI/WFE指令后，STM32進入停止模式，程序暫停運行，喚醒后程序從暫停的地方繼續運行
• 1.8V供電區域的所有時鐘都被停止，PLL、HSI和HSE被禁止，SRAM和寄存器內容被保留下來
• 在停止模式下，所有的I/O引腳都保持它們在運行模式時的狀態
• 當一個中斷或喚醒事件導致退出停止模式時，HSI被選為系統時鐘
• 當電壓調節器處于低功耗模式下，系統從停止模式退出時，會有一段額外的啟動延時
• WFI指令進入停止模式，可被任意一個EXTI中斷喚醒
• WFE指令進入停止模式，可被任意一個EXTI事件喚醒

6.3 待機模式

• 執行完WFI/WFE指令后，STM32進入待機模式，喚醒后程序從頭開始運行
• 整個1.8V供電區域被斷電，PLL、HSI和HSE也被斷電，SRAM和寄存器內容丟失，只有備份的寄存器和待機電路維持供電
• 在待機模式下，所有的I/O引腳變為高阻態（浮空輸入）
• WKUP引腳的上升沿、RTC鬧鐘事件的上升沿、NRST引腳上外部復位、IWDG復位退出待機模式