RT-Thread-RT-Thread PM框架使用答疑 -- 02RT-Thread问答社区

RT-Thread PM框架使用答疑 -- 02

发布于 2021-12-05 19:26:07 浏览：1527 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)

[RT-Thread PM组件2.0更新版 -- 使用指南](https://club.rt-thread.org/ask/article/3323.html)

[RT-Thread PM组件2.0更新版 -- 介绍](https://club.rt-thread.org/ask/article/3244.html)

[RT-Thread PM框架使用答疑 -- 01](https://club.rt-thread.org/ask/article/3198.html)

[RT-Thread PM框架使用答疑 -- 02](https://club.rt-thread.org/ask/article/3201.html)

[RT-Thread PM2.0 应用  -- 平台适配篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2517.html)

[RT-Thread IDLE线程栈过小引起的调试异常](https://club.rt-thread.org/ask/article/292.html)

[RT-Thread 使能PM组件](https://club.rt-thread.org/ask/article/2287.html)

[实践：RT-Thread PM管理实战 系列](https://club.rt-thread.org/ask/article/2282.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)

## 前言

- 本篇为【篇一】的继续，从实际使用RT-Thread PM框架的经验总结出发，顺便解答部分用户问题的疑问、疑点

- RT-Thread PM框架现为PM2.0（姑且这么称呼），近期会继续更新

- 很多初次接触【功耗管理】的用户，对如何管理功耗，并不清楚，如何利用PM框架的API，也不太清楚

## PM框架的运行

- 在STM32L4系列的BSP上，开启了PM框架，貌似可以直接运行，当然，这是框架运行，并没有直接管理自己的系统功耗，毕竟产品的功耗，不只是管理MCU本身的功耗，片外外设或模块，如LCD、TP、BT等，都是耗电大户。

- 其他的BSP，开启了PM框架，发现，根本没有任何的效果，原来，框架的运行，需要平台的适配，PM框架初始化等。

> PM框架开启后，发现【深睡眠】无法唤醒的问题分析
- 硬件平台是：NUCLEO-L476ZG STM32L4系列的MCU，发现开启PM框架后，无法唤醒
- 深睡眠这里是STM32L4系列的【STOP2】模式，这个模式的特点是中断可以唤醒，Lptimer的中断，也可以唤醒
- 默认lptimer已经开启，PM框架开启后，如果有定时器，如500ms的`rt_thread_mdelay(500)`，会在进入深睡眠前，把定时器的超时【剩余】时间，设置到lptimer，并开启lptimer，保证系统定时器的深睡眠下的唤醒，这就是tickless功能。如果一段时间，系统空闲，就进入睡眠，系统工作的时候，就会唤醒工作，工作完，又进入睡眠。
- 确认lptimer配置是否准确：发现配置正确
- 软件调试，确认PM框架进入深睡眠的代码，确认正确
- 【发现问题】进入深睡眠后，系统唤醒了，但是，异常了，唤醒后的时钟不准确
- 【解决思路】STM32L4系列的STOP模式，唤醒后时钟要重新配置（外设的寄存器等配置保留），MCU的内核与大部分外设的时钟停掉了。等于STOP模式唤醒后，需要重新配置（初始化）一下系统的时钟。这里时钟配置在：board.c中的：`SystemClock_ReConfig`中实现，发现：`SystemClock_MSI_ON();`这个配置影响了，所以，注释掉这个配置，系统工作正常了。

> PM框架开启后，通过msh串口命令手动更改模式，不生效

- `pm_request` 这个命令，后面的参数是【睡眠模式】

```c
    PM_SLEEP_MODE_NONE = 0,
    PM_SLEEP_MODE_IDLE,
    PM_SLEEP_MODE_LIGHT,
    PM_SLEEP_MODE_DEEP,
    PM_SLEEP_MODE_STANDBY,
    PM_SLEEP_MODE_SHUTDOWN,
```

- 如请求：IDLE模式，执行：`pm_request 1`，这里的1 代表了 PM_SLEEP_MODE_IDLE 这个【宏】的值

- 如请求：LIGHT模式，执行：`pm_request 2`，这里的2 代表了 PM_SLEEP_MODE_LIGHT这个【宏】的值

- 如请求：NONE模式，执行：`pm_request 0`，这里的0，代表了 PM_SLEEP_MODE_NONE 这个【宏】的值

- 如上使用：`pm_request 2 `，则使用：`pm_release 2` 释放请求

> PM框架，使用带【模块ID】的睡眠请求与释放命令

```c
enum pm_module_id {
    PM_NONE_ID = 0,
    PM_POWER_ID,
    PM_BOARD_ID,
    PM_BSP_ID,
    PM_MAIN_ID,
    PM_PMS_ID,
    PM_PMC_ID,
    PM_TASK_ID,
    PM_SPI_ID,
    PM_I2C_ID,
    PM_UART_ID,
    PM_CAN_ID,
    PM_ETH_ID,
    PM_SENSOR_ID,
    PM_LCD_ID,
    PM_KEY_ID,
    PM_TP_ID,
    PM_MODULE_MAX_ID, /* enum must! */
};
```

- PM框架的pm.h，默认定义了一些【电源模块ID】，这些可以直接使用

- 如果用户想定义自己的模块ID，需要配置：【PM_HAS_CUSTOM_CONFIG】，并自己建一个文件`pm_cfg.h`，在这个文件里，定义自己的各个模块ID。

- 如 PM_SPI_ID 请求 IDLE模式，命令：`pm_module_request 8 1`，这里的8，是PM_SPI_ID【宏】的值， 1 代表睡眠模式:PM_SLEEP_MODE_IDLE，可以通过pm_dump 命令查看。

```c
msh >pm_module_request 8 1
msh >pm_dump
| Power Management Mode | Counter | Timer |
+-----------------------+---------+-------+
|             None Mode |       1 |     0 |
|             Idle Mode |       2 |     0 |
|       LightSleep Mode |       0 |     0 |
|        DeepSleep Mode |       0 |     1 |
|          Standby Mode |       0 |     0 |
|         Shutdown Mode |       0 |     0 |
+-----------------------+---------+-------+
pm current sleep mode: None Mode
pm current run mode:   Normal Speed

| module | busy | start time |  timeout  |
+--------+------+------------+-----------+
|  0002  |  0   | 0x00000000 | 0x00000000 |
|  0008  |  0   | 0x00000000 | 0x00000000 |
+--------+------+------------+-----------+
msh >
```

- 释放 PM_SPI_ID 请求的 IDLE模式，命令：`pm_module_release 8 1`，这里的8，是PM_SPI_ID【宏】的值， 1 代表睡眠模式:PM_SLEEP_MODE_IDLE，可以通过pm_dump 命令查看。

- 注意引用计数：请求几次，就要释放几次，才能真正的释放这个电源模式。如上面，IDLE模式被请求了两次，需要释放两次

```c
msh >pm_module_release 8 1
msh >pm_dump
| Power Management Mode | Counter | Timer |
+-----------------------+---------+-------+
|             None Mode |       1 |     0 |
|             Idle Mode |       1 |     0 |  /* 这里引用计数-1 */
|       LightSleep Mode |       0 |     0 |
|        DeepSleep Mode |       0 |     1 |
|          Standby Mode |       0 |     0 |
|         Shutdown Mode |       0 |     0 |
+-----------------------+---------+-------+
pm current sleep mode: None Mode
pm current run mode:   Normal Speed

msh >pm_module_release 8 1
msh >pm_du
pm_dump
msh >pm_dump
| Power Management Mode | Counter | Timer |
+-----------------------+---------+-------+
|             None Mode |       1 |     0 |
|             Idle Mode |       0 |     0 | /* 这里引用计数为0了 */
|       LightSleep Mode |       0 |     0 |
|        DeepSleep Mode |       0 |     1 |
|          Standby Mode |       0 |     0 |
|         Shutdown Mode |       0 |     0 |
+-----------------------+---------+-------+
pm current sleep mode: None Mode
pm current run mode:   Normal Speed

| module | busy | start time |  timeout  |
+--------+------+------------+-----------+
|  0002  |  0   | 0x00000000 | 0x00000000 |
+--------+------+------------+-----------+
/* 电源模块ID 0008，释放了 */
```

## PMS 电源管理

- 按键唤醒示例：系统进入深睡眠（DEEP），通过按键中断唤醒并请求指定的电源模式

- 【NUCLEO-L476RG】开发板，只有一个用户的按键，引脚为：【PC13】，换算成RT-Thread PIN num，为：`16 + 16 + 13 = 45`

- Key 代码如下：

```c
#include "key.h"
#include <rtdevice.h>

#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME    "key"
#define DBG_LEVEL           DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

#define PIN_KEY0            45 /* PC13 32+13=45 */

void key0_irq_callback(void *parameter)
{
    static uint8_t key0_status = 0x00;

key0_status ^= 0x01;

if(key0_status == 0x00)
        rt_pm_module_release(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_IDLE); /* 按键释放IDLE模式，再次进入深睡眠 */
    else
        rt_pm_module_request(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_IDLE); /* 按键唤醒，请求IDLE模式 */

LOG_D("[key0_irq]\n");
}

/* 按键初始化，配置中断，默认上拉，下降沿触发中断 */
void key_gpio_init(void)
{
    LOG_D("key_gpio_init.\n");

/* set key pin mode to input */
    LOG_D("PIN_KEY0=%d\n",
                PIN_KEY0);

rt_pin_mode(PIN_KEY0, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

/* set interrupt mode and attach interrupt callback function */
    rt_pin_attach_irq(PIN_KEY0, PIN_IRQ_MODE_FALLING, key0_irq_callback, RT_NULL);

/* enable interrupt */
    rt_pin_irq_enable(PIN_KEY0, PIN_IRQ_ENABLE);
}
```

- 测试验证：按键一次，进入深睡眠，此时串口shell无法输入命令，再次按键，系统唤醒，shell命令正常输入

- 反复测试，发现电源模式的切换正常

- LED在【深睡眠】下闪烁，说明系统lptimer工作正常，系统tickless模式正常

## PM适配到其他平台

- 实际项目中，PM框架，已经在多个平台做了适配

- 适配主要实现的文件为：

- drv_pm.c ：实现【睡眠函数 sleep】，初始化PM框架

```c
/**
 * This function will put STM32L4xx into sleep mode.
 *
 * @param pm pointer to power manage structure
 */
static void sleep(struct rt_pm *pm, uint8_t mode)
{
    switch (mode)
    {
    case PM_SLEEP_MODE_NONE:
        break;

case PM_SLEEP_MODE_IDLE:
        pm_bsp_enter_idle(pm);
        break;

case PM_SLEEP_MODE_LIGHT:
        pm_bsp_enter_light(pm);
        break;

case PM_SLEEP_MODE_DEEP:
        pm_bsp_enter_deepsleep(pm);
        break;

case PM_SLEEP_MODE_STANDBY:
        pm_bsp_enter_standby(pm);
        break;

case PM_SLEEP_MODE_SHUTDOWN:
        pm_bsp_enter_shutdown(pm);
        break;

default:
        RT_ASSERT(0);
        break;
    }
}
```

- drv_lptim.c ：实现lptimer功能（用于tickless），用于系统tick补偿，因为深睡眠下，系统的systick可能无法工作。

- pms.c ：用户的电源管理，用于细化外设开关的管理、定时器的管理、引脚管理等

```c
void pm_bsp_enter_idle(struct rt_pm *pm)
{
    __WFI();
}

void pm_bsp_enter_light(struct rt_pm *pm)
{
    if (pm->run_mode == PM_RUN_MODE_LOW_SPEED)
    {
        /* Enter LP SLEEP Mode, Enable low-power regulator */
        HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
    }
    else
    {
        /* Enter SLEEP Mode, Main regulator is ON */
        HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
    }
}

void bsp_DisableSystick(void)
{
  /* Disable SysTick */
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

void bsp_enableSystick(void)
{
  /* Disable SysTick */
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

void pm_bsp_enter_deepsleep(struct rt_pm *pm)
{
    /* Enter STOP 2 mode  */
    HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);
    //SystemClock_80M();
    SystemClock_ReConfig(pm->run_mode);
}

void pm_bsp_enter_standby(struct rt_pm *pm)
{
    /* Enter STANDBY mode */
    HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
}

void pm_bsp_enter_shutdown(struct rt_pm *pm)
{
    /* Enter SHUTDOWNN mode */
    HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();
}

void pms_debug_disable(void)
{
    HAL_PWREx_DisablePullUpPullDownConfig();
    HAL_DBGMCU_DisableDBGStopMode();
    HAL_DBGMCU_DisableDBGSleepMode();
    HAL_DBGMCU_DisableDBGStandbyMode();
}

void pms_debug_enable(void)
{
    HAL_DBGMCU_EnableDBGStopMode();
    HAL_DBGMCU_EnableDBGSleepMode();
    HAL_DBGMCU_EnableDBGStandbyMode();
}
```

- 注意，如果系统没有lptimer，也就是说，系统在【深睡眠】下，任何定时器都无法使用，可以尝试RTC alarm唤醒

- 如果不需要lptimer定时器唤醒，lptimer功能可以关闭，注意系统【睡眠】时的systick，下次【唤醒】后，不会补偿，接着跑，类似于整个睡眠期间是【冻结】的。

- 关闭lptimer：

```c
int drv_pm_hw_init(void)
{
    static const struct rt_pm_ops _ops =
    {
        sleep,
        run,
        pm_timer_start,
        pm_timer_stop,
        pm_timer_get_tick
    };

rt_uint8_t timer_mask = 0;

/* Enable Power Clock */
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

/* initialize timer mask */
    //timer_mask = 1UL << PM_SLEEP_MODE_DEEP; /* ******PM框架不启用lptimer */

/* initialize system pm module */
    rt_system_pm_init(&_ops, timer_mask, RT_NULL);

return 0;
}
```

## PM框架的更新

- 最近根据实际需要，更新了PM框架，近期会合入RT-Thread master，优化【电源模块ID】管理，优化睡眠逻辑，提供更方便的API，用于管理复杂产品的电源管理

- 当然，PM组件的持续发展离不开【大家】的使用、建议、经验积累与分享，若大家有PM组件使用上的问题、建议，可以积极提出。

- 开启【深睡眠】，可能软件无法【下载程序】，可以唤醒MCU再下载，或者重启下载，注意开机不要立即让系统进入【深睡眠】。

![2021-12-05_170856.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20211205/64b6f6dd25f3e4822c7223dcd762e03b.png.webp)

- 如上，说明系统进入【深睡眠】，下载需要按键唤醒或【复位】系统

## 小结