第4章 Sleep模式实战：进入与退出、WFI与WFE、外设状态与功耗数据

好，咱们直接进入Sleep模式。这是STM32L4所有低功耗模式里最“温柔”的一个——内核停了，但大部分外设还在干活。我刚开始做低功耗项目时，总觉得Sleep模式太简单，不就是个WFI指令嘛。结果呢？板子功耗死活降不下来。后来才发现，问题出在外设时钟没关干净。

这一章，咱们就把Sleep模式掰开揉碎。从进入退出，到WFI和WFE的区别，再到外设到底该不该关，最后给出一组实测数据。你跟着走一遍，心里就有底了。

4.1 Sleep模式的本质

Sleep模式下，CPU时钟停止，但所有外设时钟仍然运行。SRAM和寄存器内容全部保留。说白了，就是CPU睡大觉，外设继续干活。

我习惯把Sleep模式比作“待机”——手机屏幕关了，但后台还在下载。功耗降了，但响应速度极快。

特性	Sleep模式	说明
CPU时钟	停止	内核不再取指执行
外设时钟	运行	USART、SPI、定时器等继续工作
SRAM/寄存器	保持	数据不丢失
唤醒源	任意中断/事件	包括EXTI、外设中断等
唤醒时间	~5个CPU周期	几乎无延迟

4.2 进入与退出Sleep模式

进入Sleep模式，就两条指令：WFI和WFE。但怎么用，差别很大。

4.2.1 标准进入流程

先看代码。这是最基础的Sleep模式进入方式：

// 进入Sleep模式（WFI方式）
void Enter_Sleep_Mode(void)
{
    // 1. 清除唤醒标志（如果有）
    __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
    
    // 2. 选择Sleep模式（默认就是Sleep）
    HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
    
    // 3. 唤醒后从这里继续执行
    // 注意：不会复位，直接执行下一条指令
}

嗯，这里要注意：PWR_SLEEPENTRY_WFI 和 PWR_SLEEPENTRY_WFE 的区别，咱们后面细说。

唤醒后，程序从WFI/WFE的下一条指令继续执行。不会进中断吗？会，但中断服务函数执行完后，就回到这里了。我刚开始总以为唤醒后会复位，其实不会。

4.2.2 唤醒源配置

任何中断都可以唤醒Sleep模式。但实际项目中，我建议你明确只使能需要的唤醒源。否则，一个串口空闲中断就能把芯片叫醒，功耗就上去了。

举个例子，用EXTI线0唤醒：

// 配置PA0为EXTI0唤醒源
void Configure_WakeUp_Source(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // 使能GPIOA时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();
    
    // PA0配置为外部中断
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // 使能EXTI0中断
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

4.3 WFI与WFE指令的区别

这是Sleep模式里最容易搞混的地方。WFI和WFE都能让CPU睡觉，但唤醒机制完全不同。

特性	WFI	WFE
全称	Wait For Interrupt	Wait For Event
唤醒条件	使能的中断被触发	事件（中断或SEV指令）
中断响应	唤醒后进入ISR	唤醒后不进入ISR（事件方式）
适用场景	需要处理中断	仅需唤醒，不处理中断
功耗	相同	相同

说白了，WFI是“有中断就醒，醒了就干活”。WFE是“有事件就醒，但我不进中断”。

你想想看，什么时候用WFE？比如你用一个定时器产生事件，只是想让CPU醒来轮询一个标志位，不需要进中断服务函数。这时候WFE就比WFI干净。

4.4 Sleep模式下的外设状态

这是Sleep模式最容易被忽视的地方。CPU睡了，但外设还在跑。哪些外设该关？哪些不能关？

4.4.1 外设时钟管理

我个人的习惯是：进入Sleep前，关闭所有不用的外设时钟。别指望HAL库帮你做这件事。

// 进入Sleep前关闭不用的外设时钟
void Sleep_Preprocess(void)
{
    // 关闭SPI、I2C、USART等（如果当前不用）
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE();
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_DISABLE();
    __HAL_RCC_USART2_CLK_DISABLE();
    
    // 保留唤醒源对应的外设时钟
    // 比如用RTC唤醒，就保留RTC时钟
    // __HAL_RCC_RTC_CLK_ENABLE(); // 如果RTC已经在跑，不用动
    
    // 关闭ADC、DAC等模拟外设
    HAL_ADC_DeInit(&hadc1);
    HAL_DAC_Stop(&hdac1);
}

为什么要手动关？因为HAL_PWR_EnterSLEEPMode不会帮你关外设时钟。你不关，外设就在那耗电。虽然Sleep模式下外设时钟还在，但你不使能它，它就不工作。

4.4.2 必须保持运行的外设

有些外设在Sleep模式下必须保持运行，否则你没法唤醒：

• RTC：定时唤醒的标配
• LPTIM：低功耗定时器，可以在Sleep模式下产生事件
• USART：如果要用串口唤醒，必须保持时钟
• EXTI：外部中断控制器，依赖系统时钟吗？不依赖，但GPIO模块的时钟要开着

4.5 典型功耗数据

光说不练假把式。下面是我在STM32L496ZG开发板上实测的数据。环境：VDD=3.3V，25°C，所有外设默认配置。

模式	配置	典型电流	说明
Run模式	HSI16, 所有外设开	~2.5 mA	正常跑代码
Sleep模式	HSI16, 外设全关	~450 µA	只保留内核供电
Sleep模式	MSI 1MHz, 外设全关	~180 µA	降低系统时钟频率
Sleep模式	MSI 1MHz, RTC运行	~220 µA	RTC用LSE
Sleep模式	MSI 1MHz, USART运行	~350 µA	USART用HSI16

看到没？同样是Sleep模式，电流能从450µA降到180µA。差别在哪？系统时钟和外设时钟。

我建议你：进入Sleep前，把系统时钟切换到低速振荡器。比如从HSI16切到MSI 1MHz。这样即使有外设还在跑，功耗也能降一大截。

4.6 知识结构图

下面这张图，把Sleep模式的核心逻辑串起来了。你一看就明白：

4.7 实战建议

最后，给你几条我在项目中踩出来的建议：

1. 别偷懒用HAL_Delay：Sleep模式下，SysTick中断会唤醒CPU。如果你用HAL_Delay做延时，CPU会频繁醒来，功耗根本降不下去。
2. 测量功耗时用万用表串联：别信仿真器里的电流读数。我吃过亏，仿真器显示的电流比实际低30%。
3. 先测裸机，再上RTOS：FreeRTOS的Tickless模式依赖Sleep模式。但如果你连裸机的Sleep功耗都调不好，上了RTOS只会更乱。
4. 注意GPIO浮空：进入Sleep前，把不用的GPIO设为模拟模式或上拉/下拉输出。浮空引脚在Sleep模式下会漏电，我见过一个浮空引脚多耗20µA。