STM32 低功耗模式詳解：Sleep / Stop / Standby

STM32 電源管理三大模式深度解析

STM32 (Cortex-M3) 提供三級低功耗模式，由淺入深依次為 Sleep、Stop、Standby。理解各模式的時鐘、電源域狀態與喚醒機制，是設計低功耗嵌入式系統的關鍵。

三大模式對比

形象類比

• CPU = 皇帝
• CPU 1.8V 電源 = 皇后
• 外設 = 將軍

Sleep：皇帝睡覺，皇后、將軍值班
Stop：皇帝、將軍睡覺，皇后值班
Standby：皇帝、皇后、將軍全睡覺

原則：皇后不睡（CPU 電源在），程式上下文保留；皇后睡（Standby），上下文丟失，喚醒即複位。

程式碼實作要點

1. Sleep 模式

while (1) {
    // 應用邏輯...
    __WFI();  // 進入 Sleep，任意中斷喚醒
}

無需重新配置時鐘，中斷服務程序 (ISR) 結束自動恢復執行。

2. Stop 模式

#include "stm32f10x_pwr.h"

void Enter_Stop_Mode(void) {
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); // 開啟 PWR 時鐘
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
}

void Wakeup_From_Stop(void) {
    // 必須重新啟動 HSE/PLL 並切換系統時鐘
    SYSCLKConfig_STOP();
}

void SYSCLKConfig_STOP(void) {
    ErrorStatus HSEStartUpStatus;
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
    if (HSEStartUpStatus == SUCCESS) {
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
    }
}

喚醒來源：任意外部中斷 (EXTI)、RTC 警報、USB 喚醒等。需在 EXTI 配置中設定對應線路中斷/事件。

3. Standby 模式

void Enter_Standby_Mode(void) {
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
    PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);   // 啟用 WKUP 腳位 (PA0) 上升沿喚醒
    PWR_EnterSTANDBYMode();     // 進入 Standby
}

void Check_Standby_Wakeup(void) {
    if (PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) == SET) {
        printf("PA0 上升沿喚醒\n");
        PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
    } else {
        printf("系統複位啟動\n");
    }
}

喚醒來源：WKUP 腳位 (PA0) 上升沿、RTC 警報、外部復位、IWDG 復位。喚醒後系統完整複位，main() 重新執行，需透過旗標判斷喚醒來源。

關鍵差異總結

• 上下文保留：Sleep/Stop 保留 CPU 寄存器與 SRAM；Standby 僅保留備份域暫存器與 RTC
• 恢復速度：Sleep 最快 (幾個週期) → Stop 需重啟 PLL (百 µs) → Standby 完整開機 (ms 級)
• 應用場景：Sleep 適合短暫等待中斷；Stop 適合間歇性感測/通訊；Standby 適合極低功耗待機、電池供電產品

常見坑點

1. Stop 模式喚醒後忘記重配時鐘 → 系統跑飛
2. Standby 喚醒以為是繼續執行實為複位 → 全域變數未初始化
3. 未正確配置 EXTI 線路對應喚醒來源 → 無法喚醒
4. 使用庫函數時 PWR_EnterSTOPMode 參數 PWR_STOPEntry_WFI vs WFE 混淆