在物联网、可穿戴设备、智能家居等应用场景中，低功耗设计是嵌入式开发的核心要素之一。合理运用低功耗模式，不仅可以显著延长设备的续航时间，也可以降低系统的发热和稳定性风险。

本文将从低功耗模式种类、切换时机、常见技巧三个维度，系统性介绍嵌入式设备如何高效切换低功耗模式，以 STM32 系列 MCU 为例进行说明，但文中思路可通用于大多数低功耗 MCU。

一、常见低功耗模式概览

嵌入式MCU通常支持以下几种低功耗模式（以 STM32 为例）：

二、功耗与功能的权衡

低功耗不是一味地追求极低的电流，而是在保持功能的前提下，动态降低功耗。选取低功耗模式的核心逻辑是：

Sleep 模式适合短时间空闲，例如任务调度的空档。

Stop 模式适合较长时间休眠，但需要保留RAM数据和唤醒速度。

Standby 模式适合极长时间不用，重启代价高但功耗极低。

三、模式切换技巧与实践建议

1. 切换前保存必要状态

在进入 Stop 或 Standby 模式前应：

保存重要变量至 RTC Backup 寄存器或外部 EEPROM；

禁用不必要的中断，避免误唤醒；

配置好唤醒源，如 RTC 定时器、WKUP 引脚。

2. 配置低功耗外设时钟源

优先使用 LSE（32.768kHz）或LSI 作为低功耗模式下 RTC 或唤醒源；

外设如果不在低功耗模式下运行，应全部禁用其时钟源。

3. 使用 HAL 库或裸机方式切换

例如 STM32 HAL 库中 Stop 模式进入和退出可以使用：

HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

退出后需重新配置系统时钟：

SystemClock_Config(); // 恢复 HSE/HCLK 配置

4. 使用 FreeRTOS 的 Tickless Idle

在使用 RTOS（如 FreeRTOS）时，可启用 Tickless Idle 模式自动进入低功耗：

#define configUSE_TICKLESS_IDLE    1

这样系统会在任务空闲时自动调用低功耗API。

四、低功耗调试建议

低功耗调试较为复杂建议：

使用专用的功耗分析工具（如 ST 的 STM32CubeMonitor-Power、安森美的 Power Profiler Kit）；

配合示波器查看 VDD 曲线，分析休眠/唤醒电流；

在 Standby 模式下测试唤醒可靠性，确保不会死锁。

五、实际案例：温湿度采集节点

一个典型的低功耗设计如下：

系统正常采集数据 200ms；

通过 LoRa 或 BLE 上报数据；

进入 Stop 模式 30秒；

由 RTC 定时器唤醒，进入下一轮工作。

这种模式可使整机功耗平均降至几十微安，实现电池长时间供电。

嵌入式低功耗模式的切换技巧是软件设计中的重要一环，掌握其背后的机制与操作流程，能够显著提升产品的电源效率与市场竞争力。随着物联网对功耗的要求越来越高，软件动态管理功耗将成为工程师的基本技能之一。