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以RA2E3为例，了解MCU低功耗模式的原理。
微控制器用于多种用途。一些应用需要高速、高性能和连续的全速运行，而另一些应用只需要在特定周期内进行部分操作。瑞萨电子多年来一直在研究这些用例，并设计了极其节能的RA2E3，使设计人员能够通过其省电功能来降低MCU功耗, 以达到最终用户的期望，实现高能效和环保效益。RA2E3提供四种主要的省电模式，可以单独使用，也可以组合使用：
2. 四种不同的电源控制模式
3. 将时钟频率切换到适当的速度
4. 在特定持续时间内停止不必要的模块
低功耗工作模式
RA2E3 提供以下三种不同的低功耗模式：
1. 休眠模式
睡眠模式 – 在此模式下，CPU 停止运行，但保留其内部寄存器的内容。其他外设功能和振荡器默认不停止，但用户可以设置是否停止它们。
例如，如果用户需要在快速模式下执行一段时间的A/D转换，但在此期间不需要CPU操作，则用户可以编程MCU在A/D转换开始时进入具有高速转换时钟的睡眠模式，并在A/D转换完成后返回正常模式。在此示例中，用户在此期间节省了不必要的 CPU 功耗。有关进入、操作和取消睡眠模式的更多详细信息，请参阅 RA2E3 硬件手册 。
软件待机模式 – 在此模式下，CPU、大多数外设功能和振荡器停止。但是，CPU内部寄存器和SRAM数据的内容、片上外设功能的状态和I/O端口被保留。软件待机模式可显著降低功耗，因为大多数振荡器已停止。
例如，如果 MCU 需要等待外部输入（如 IRQ 中断）启动特定操作，并且在等待期间不需要其他操作，则用户可以对 MCU 进行编程，使其保持软件待机模式，直到接收到输入，从而节省大部分不必要的功耗。接收到输入后，可以在软件待机模式下执行目标操作，也可以根据需要在过渡到贪睡或正常模式后执行。目标操作完成后，可以再次返回软件待机模式并等待下一个输入。有关进入、操作和取消软件待机模式的更多详细信息，请参阅 RA2E3 硬件手册。
贪睡模式 – 在此模式下，CPU 停止运行，但其内部寄存器的内容被保留。大多数外设功能和振荡器的操作都是可选的。如图 2 所示，不允许从正常模式或睡眠模式直接过渡到贪睡模式。应通过软件待机模式过渡到贪睡模式。但是，可以直接从“正常”模式过渡到“贪睡”模式。
让我们看一个在贪睡模式下使用 UART 的示例。在开始UART通信之前，MCU可以保持软件待机模式，节省功耗。当它开始接收UART数据时，MCU可以过渡到贪睡模式并继续接收数据，而不会唤醒CPU、不必要的外设功能和振荡器。数据接收完成后，MCU可以再次返回软件待机模式，等待下一个UART数据。有关进入、操作、结束和取消贪睡模式的更多详细信息，请参阅 RA2E3 硬件手册。
有四种功率控制模式，主要根据最大工作频率和工作电压范围来定义。通过功率模式控制内存读取速度，可以降低内存（闪存/RAM）的电流消耗。电源控制模式可用于正常、睡眠和贪睡模式。每种模式的功耗 如图 3 所示。
高速模式 – 在此模式下，MCU的最大工作频率和电压范围分别为 48 MHz 和 1.8 至 5.5V。在特定条件（在正常模式下工作，禁用所有外设时钟，从闪存执行CoreMark代码）模式下，最大电源电流为4.80 mA。
中速模式 – 在此模式下，MCU的最大工作频率和电压范围分别为 24 MHz 和 1.8 至 5.5V。但是，当工作电压为1.6至1.8V时，最大工作频率为4 MHz。在特定条件下（在正常模式下工作，禁用所有外设时钟，从闪存执行CoreMark代码）的典型电源电流为2.60 mA。
低速模式 – 在此模式下，MCU的最大工作频率和电压范围分别为 2 MHz 和 1.6 至 5.5V。在特定条件下（在正常模式下工作，禁用所有外设时钟，从闪存执行CoreMark代码）的典型电源电流为0.30 mA。
Subosc 速度模式 – 在此模式下，MCU的最大工作频率和电压范围分别为 37.6832 kHz 和 1.6 至 5.5V。在特定条件下，该模式的典型电源电流约为5 μA。
可以为系统时钟 （ICLK） 选择分频比。当不需要高速时钟时，用户可以切换到适当的低速时钟并节省功耗。时钟分频比为 1、2、4、8、16、32 和 64。
频率越低，电流消耗越低。但就功率性能（mA/MHz）而言，48 MHz是最有效的（100 μA/MHz = 4.8 mA/48 MHz）。一般来说，对于需要更高计算处理和 CPU 性能的应用，可以通过在正常模式下设置更高的频率和缩短 CPU 处理时间来实现更低的功耗。另一方面，对于控制系统等应用，可以通过在正常模式下将频率设置为较低的值来降低电流消耗。
例如，ICLK为48 MHz、32 MHz、16 MHz和8 MHz时，在以下省电功能的条件下，典型电源电流分别为4.80 mA、3.45 mA、2.05 mA和1.40 mA。低功耗模式：正常模式，功率控制模式：高速模式，模块停止：禁用所有外设时钟。
外设时钟（PCLKB、PCLKD）也可以选择时钟分频比 1、2、4、8、16、32 和 64。
通过以下寄存器设置停止非工作模块或其时钟，可以节省功耗：
- DTC、I2C、SPI、SCI、CAC、CRC、DOC、ELC、AGT、GPT32n、GPT16n、POEG、ADC120模块的运行可以通过设置MSTPCRn（n：A、B、C、D）寄存器来停止
- RTC、WDT、IWDT的寄存器读/写时钟可以通过LSMRWDIS寄存器的设置来停止
- MPU、调试、BPF 的运行时钟可以通过设置 LPOPT 寄存器来停止
- 在软件待机模式下，16 KB SRAM中的8 KB可以通过PSMCR寄存器的设置关闭
各省电功能组合
结合使用省电功能可以实现更多的省电效果。该表详细介绍了五种情况，这些情况只是众多可能组合中的几个例子。
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