RT-Thread-RT-Thread精通PM功耗调优 - 引脚篇RT-Thread问答社区

RT-Thread精通PM功耗调优 - 引脚篇

发布于 2020-11-09 13:00:46 浏览：1403 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精通PM功耗调优 - 思想篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2296.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - lptimer篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2300.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - 引脚篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2304.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - 线程篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2305.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - 外设篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2307.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - Tickless篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2324.html)

[RT-Thread精通PM功耗调优 - 专用LOG篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2338.html)

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

## 背景

* 本篇主要讲一下基于rt-thread PM框架下，如何管理MCU的引脚，从而配合各个睡眠模式，达到极低功耗的目标，又能保证，各个模式，正常的睡眠、唤醒、切换。

* 大部分的嵌入式软件开发，一般只关心业务的实现，驱动开发，只关心正常打开就可以了，因为要干活嘛，基本上没有关闭的必要。

* 后来，我们开始关心功耗了，关闭了LCD、关闭了BT、关闭了GPS。。然后发现，功耗还有1~10个毫安左右！！这时，就要开始引脚管理了。

## 思路

* 开始搞功耗，搭好环境，稳压直流可调电源代替电池供电，最好能显示电压、电流（高精度的据说几十万一台！），普通可调的电源，也问题不大。

* 万用表（精细调优，最好配置的好点，如福禄克）。

* 一些驱动代码，引脚处理代码，原理图，有丝印图（PCB文件）更好。

* 硬件设计之初，需要有更良好的接口。（软件叫API：应用程序接口），硬件嘛，就叫HWI硬件调试接口吧。

* 如一个跳线排针，如一个测试点，焊盘，如一个0欧电阻（用于一路电源的通断），体力活，细心活，必要时，焊线，拆器件。

* HWI设计之初，需要跟硬件的讲清楚。都装到壳子里了，板子很小，无任何测试点，无法用电源代替电池供电调试，你让我调功耗？

## 管理引脚

* ### 问：我业务不跑了，CPU不就停下来了吗？用了那什么Tickless模式，不就搞定了功耗？
答：
* 处理管理引脚，前期为了配合功耗拆解，后面代码肯定是要上库的。

* Tickless模式也好、Standby STOP2模式也好，都是MCU本身的，你的产品，不会只有MCU本身吧？

* 电源LDO loadswitch有没有？外设如uart、 rs485、I2C、SPI、使用的GPIO引脚、等等，有没有？如果都没有，恭喜你，引脚不用管理，如果有，就要考虑你的引脚是干什么的，睡眠时（深睡眠），引脚怎么配，唤醒后（叫醒干活），引脚又怎么配。

## 管理方法：

* 不同的引脚，有不同的配置方法，睡眠前的处理方法，保证不漏电，唤醒后的处理方法，保证系统正常工作。

* 只在深度睡眠（DEEPSLEEP）模式，做大量的引脚处理，并且这个DEEPSLEEP模式，设计上，是不允许频繁唤醒的（1ms一次，还能睡的踏实？）频繁唤醒的电源模式，请使用轻睡眠模式。

* 轻睡眠模式下：可以处理部分引脚，电源开关的引脚，最好不要处理，有电容的存在，供电不可能频繁的马上开，马上关。

## 睡眠前的处理

* 就叫gpio_pins_deinit()吧，把各个引脚归类，与模块挂钩的，要求驱动在关闭外设时，一同处理掉（STM32L4系列，引脚一般配置为ANALOG模式）。如果引脚配置为ANALOG模式，中途唤醒后，外设还能工作？请看下面：唤醒后的引脚处理。

* 我的项目，引脚都是与模块相关的，LCD、TP、BT、NFC、SPI、I2C、PWR_EN等等，都交给管理模块驱动的管理了，OK，全关了，电流是否1uA？No，接着查。

* 有些引脚，必须要固定的电平，需要配置成默认的上拉、或下拉，是否有漏电？电流拆解方法：先配置成输出LOW，看下电流，在配置成输出HIGH，看下电流。保证不漏电即可。

* 引脚一般配置为：模拟态（analog，OD）、PP输出low（特殊情况下，可以用下拉）、输出高（请用内部上拉）。

* gpio_pins_deinit()，放在那里执行？放在电源模式的deepsleep处理的位置：

```c
void I2C1_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0 };

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C1;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

void I2C1_GPIO_DeInit(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0 };

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

void gpio_pins_deinit(void)
{
    I2C1_GPIO_DeInit();
}

void gpio_pins_init(void)
{
    I2C1_GPIO_Init();
}

```

```c
    case PM_SLEEP_MODE_DEEP:
        /* Enter STOP 2 mode  */
        HAL_PWREx_DisableLowPowerRunMode();
        gpio_pins_deinit(); //gpio pins deinit!!
        lpuart1_wakeup_enable();
        __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI);
        HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);
        /* Re-configure the system clock */
        //HAL_RCC_DeInit();
        //SystemClock_Config();
        //SystemClock_Config_fromSTOP();
        SystemClock_80M();
        gpio_pins_init(); //gpio pins init!!
        lpuart1_wakeup_disable();
        //SystemClock_ReConfig(pm->run_mode);
        break;
```

## 唤醒处理

引脚处理：gpio_pins_init（）

* ### 问：外设电源进入DEEPSLEEP后关闭，唤醒后第一时间打开，是这样吗？

答：根据业务处理需求。外设分为（1）一直开着（2）按需开着（3）频繁开关（4）业务需要，根据业务。

* ### 问：啥是业务？
答：问下产品管理者（PM，项目管理）

* ### 问：我待机前LCD打开，唤醒后，根据不同的唤醒源，我不一定开LCD的，怎么办？

答：LCD管理，是要有一套管理机制的，需要打开时，就打开，如按键了，我要亮屏，打开。如其他中断，通讯一下，就继续睡眠，唤醒后不用打开。

* ### 问：打开后，引脚怎么配置？

答：配置一般根据开机初始化来，特殊的引脚，需要尝试。目标是不影响驱动的操作，如唤醒前，是高电平，唤醒后，你可以配置成PP（推挽输出），可以配置为高点平。有些总线，不清楚之前的电平？FSMC总线，一般配置为内部上拉。

## 备注

* 功耗拆解，你需要一张表格：
如下
| 编号 | 整机 ON | 整机 OFF | LCD本身功耗|
| --------- | ------ | -------- | -------  |
| LCD| 45mA | 4.9mA| 40mA |
| TP| 4.9mA | 2.42mA| 2.48mA |
| Tickless| 2.72mA | 0.42mA| 降低2.3mA |
| UART| 0.42mA | 0.13mA| 降低0.3mA |

* 如我的板子，关闭LCD与TP，只需要处理下UART，电流就到达100uA左右了，当然，板子越复杂，表格数据越不靠谱（越要验证交叉影响），但表格的内容，对调试功耗，越重要，把握好方向，总是对的。

## 排除引脚漏电

```c
STM 所有引脚反初始化，用于除外部模块外，MCU端最低功耗验证
void pwr_key_wakeup_enable(FunctionalState b_on)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
	__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
	HAL_PWR_DisableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1_LOW);
	HAL_PWR_DisableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);
	if (b_on == DISABLE) {
		GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
		GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
		GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
		HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
	} else {
		GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
		GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
		GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
		HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
		HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1_LOW);
	}
}

/* MSH Test Case:DeInit All GPIO PINS */
void gpio_all_deinit(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0 };

__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
	__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_All;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
	HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
}
```

## 总结

还是不清楚如何配置引脚？

* 引脚配置完，死机了？

* 引脚配置完，唤醒后外设不能正常工作？

* 引脚不动，一切OK？

### 重点：查数据与参考手册，外设的手册，多尝试，熟悉你的引脚配置。