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基于RT-Thread功耗调优与PM管理实战经验分享-基础篇

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发布于 2020-10-17 12:31:13 浏览：5004 订阅该版

[tocm]

[RT-Thread 电源管理与功耗调优系列 - 目录](https://club.rt-thread.org/ask/article/3419.html)

[基础篇  概念与基础，理解什么是功耗](https://club.rt-thread.org/ask/article/2282.html)

[调试篇  开始搭环境，动手调起来](https://club.rt-thread.org/ask/article/2283.html)

[驱动篇  想要调功耗，代码也要有](https://club.rt-thread.org/ask/article/2284.html)

[系统篇  如何利用PM框架，配合PMS线程，管理功耗](https://club.rt-thread.org/ask/article/2285.html)

[实战篇  具体问题的实战思考与解决思路](https://club.rt-thread.org/ask/article/2286.html)

[日志篇  功耗日志文件输出与解析](https://club.rt-thread.org/ask/article/2288.html)

[收尾篇  高调做好功耗，低调掌握知识的回顾](https://club.rt-thread.org/ask/article/2289.html)

[进阶：RT-Thread精通PM功耗调优 系列](https://club.rt-thread.org/ask/article/2296.html)

[上手：产品功耗管理与调优经验分享 系列](https://club.rt-thread.org/ask/article/2707.html)

[应用：PM组件应用与经验分享 系列](https://club.rt-thread.org/ask/article/292.html)

## 序

* 规划了一下，功耗调优涉及到多个方面的知识与经验，所以写几篇文章表达出来。

* 功耗管理注重理论联系实际，所以需要配合实践操作，才能产生更大的效果。

## 背景

* 本篇为首篇：基础篇。

* 经验烂在肚子里，代码烂在自己的硬盘里，都无法获取到分享的快乐。

* 知识与技术，只有分享与交流，才能达到共赢。

## 前言

* 最近也有功耗相关的童鞋在跟我谈论如何管理功耗的问题，我想，总结一下基于RT-Thread 嵌入式多任务操作系统的功耗调优实战项目的经验，希望大家在功耗处理上有点收获。

* 本篇打算只讲经验，与RT-Thread基本操作的，后面会不断补充。

* 基础知识一：具备基本或较好的硬件知识，需要更多的了解硬件，看懂电路原理图，熟悉功耗的测量与计算方法，了解电池的基本特性，对PCB电路板与元器件有较好的认识。
    
* 基础知识二：具备驱动软件开发的能力，可以灵活的设计与编写各种测试与调试程序，深刻的了解底层，清楚底层的硬件工作，会有助于更好的分析与解决问题。

* 基础知识三：良好的沟通能力，能与硬件、驱动、业务等相关人员，沟通功耗优化的问题，让他们理解，让他们认识到功耗的特殊性与重要性，否则他们只关心功能与高性能。

## 流程

### 硬件设计之初就要考虑功耗。

* 器件选型，首选超低功耗的主控MCU芯片
* 低功耗的电源芯片，LDO、DCDC、Loadswitch
* 低功耗模块、传感器等
* 有些外设，如LCD  TP，还要供应商提供低功耗的固件，降低运行时的功耗。

### 了解每个模块的供电情况。
    
* 根据业务，运行时关闭一些按需工作的外设，让MCU与整个系统，处于间歇性工作状态。
* 运行功耗调优思路：【按需运行，空闲时睡眠】。

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### 深入硬件电流拆解【重点，最繁琐，最有效】
    
* 新项目或者新产品，很多员工很难马上全面的认识整个系统的运行，所以功耗管理是一件【长久】的工作。
    
* 很难马上了解整个供电逻辑，开关机逻辑，各个模块供电情况。

* 很难马上了解耗电较大与耗电较少模块的划分，各个睡眠模式下，哪些需要一直开着，哪些可以关闭。
    
* 很难马上了解哪些外设可以马上关闭，哪些外设需要等业务处理完才能关闭。

* 很难马上了解哪些模块开机不需要开启，按需开启工作，工作完立即关闭。
    
* 很难马上了解哪些模块关闭需要很长时间，哪些外设断电就可以，哪些模块需要按次序断电，哪些外设断电后还要处理相关的引脚。
    
* 总之，不了解硬件的运行，不深入的熟悉每个模块，每个GPIO 引脚的配置，就无法真正做到超低功耗，无法让整机功耗达到最优。
    
* 这一步做的越深入，后面调试功耗会越轻松，当遇到功耗反弹的问题时，更容易快速定位与解决问题。

* 可能你10uA、100uA的努力降低待机功耗，一个业务异常、开关逻辑异常，会让功耗达到 10mA以上。

* 功耗就像手里的钱，怎样花才能花的时间更久。

* 对于耗电高外设的调优思路，降低运行的功耗，降低运行时CPU的参与时间，减短运行的时间。

* 如LCD屏，是否需要一直亮着？背光是否需要调到最亮？如GPS、BT等功耗较高的外设,是否一直要开着？

* 先把相关引脚处理好，关闭所有外设，查看电路原理图，看是否有些外部的上下拉电阻，配置的中断是否会有内部上下拉，这些上下拉电阻，是否在待机或关机模式下产生漏电？
* 是否有漏电较高的LDO、DCDC，loadswitch的默认使能是否有上下拉电阻，是否有漏电产生
* 是否有软件无法关闭的外设，如果有，需要配合硬件一起分析与解决

### 无法关闭电源的外设，软件是否可以让其进入低功耗运行模式

* 如NFC关机卡模拟，如sesnor采样，保证数据可以使用的同时，尽量降低采样率，减短运行时间，运行在低功耗模式等。

### 开始编写详细的GPIO PINS 引脚处理函数

* 普通PINS，SPI、I2C、UART等PINS，电源控制引脚等

* 这里需要有初始化配置，反初始化配置，用于睡眠前的处理，唤醒后的恢复处理。
 
### 编写MCU的电源模式的测试用例

* 如深睡眠、如WFI浅睡眠，如关机（硬件断电、MCU进入Standby或SHUTDOWN模式）。

* 清楚目前情况下每个电源模式功耗情况，作为功耗调优的基础。

* 后期要考虑电源模式切换带来的额外的功耗开销，如减短切换时间

### 开启RT-Thread PM组件

* PM组件分为【框架】与【平台适配】两部分。

* PM组件本身不能降低功耗，组件只是引导用户更好的管理功耗，方便功耗管理。

### 考虑业务运行