RT-Thread-基于RT-Thread功耗调优与PM管理实战经验分享 - 系统篇RT-Thread问答社区

基于RT-Thread功耗调优与PM管理实战经验分享 - 系统篇

发布于 2020-10-18 08:45:25 浏览：3189 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，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rtos或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)

## 背景

* 本篇为系统篇，偏OS层，HAL、PM框架相关

* 涉及到与功耗相关的驱动接口的调用，基于RT-Thread多任务操作系统的调试，PM框架的使用，PMS线程配合调试功耗。

* 手头上有apollo3的与stm32l4的板子，目前都已经跑起来RT-Thread PM框架，功耗也都有优化。

* 调试平台：pandora stm32l4 系列的硬件开发板，其他平台的，可以参考，主要讲解PM框架的运行与平台适配时的问题。

## 前期准备

* 使用的IDE：keil MDK， RT-Thread ENV工具

* 设备：配置直流电源，高精度万用表（精度低些也无所谓），主要是为了看下电流的变化（功耗情况）。

* 硬件：pandora stm32l475 开发板， USB线（供电、板载ST-Link下载）

* 这里的PM框架，已经优化了一版，兼容PM上一版本的情况下，丰富了接口、使用文档，增加了目前的教程文章。

* 基于pandora stm32l4，可以git clone PM 测试代码：

* 测试demo 代码地址：
```c
git clone https://gitee.com/zhangsz0516/rtt_pm2.git
```

* 代码拉下来，没有帮助文档，或许刚接触RT-Thread PM 电源管理框架的同学，不太会用。

* 本篇文章，主要讲解如何使用PM框架，达到功耗调优的目标。

## 动手操作

* 代码拉下来，进入工程目录：

```
rtt_pm2\demo\bsp\stm32\stm32l475-atk-pandora
```

* 鼠标右键打开：ENV

```
scons --target=mdk5
```

* 目的：构建好Keil MDK5的工程。

![2020-10-18_115303.png](/uploads/20201018/c20fb8194840078ec0063e1a4cb5673f.png)

* 接着打开：project.uvprojx，Kei MDK版本我用的 5.27的，若打开有问题，先解决MDK版本问题。

* 编译与下载： 点击Keil MDK【全编译】，没错误，就可以点击下载（st-link swd下载）

* 硬件与软件环境已经配置好了。

## 导入PM框架

（1）首先需要开启PM框架（demo里已经开启），这里使用 ENV menuconfig配置。配置方法，我之前有篇文章，可以参考。

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

（2）默认开启后，会增加：pm.c,  drv_pm.c，drv_lptim.c 加入工程里。

* 其中pm.c 为 pm 框架实现文件（不算复杂，没使用太复杂的算法）

* drv_pm.c：平台适配实现，不同的单片机MCU，理论上不同的适配。

* drv_lptim.c：平台适配实现，低功耗定时器时钟驱动，用于深睡眠时系统tick补偿，补偿的作用后面讲解。

（3）若是新平台，如apollo3，上述的 平台适配文件是不存在的。需要copy过来改或自己创建，如果感觉文件取名不好，也可以改到自己满意为止。

（4）工程运行起来了？看看串口的打印吧。别人的msh 大把的命令，我的没有？手动添加到丰富为止。

我这里配置了按键的驱动（含中断），lpuart驱动，led驱动。

（5）pm 电源模式的执行，在idle线程里实现，新PM组件要求改大idle线程的栈大小，默认256，改个2048试下。因为idle里，要干点活。

## 加入自己的代码

（1）PM新框架，不推荐使用pm_device，不推荐变频（变频牵涉过多的业务外设，用户根据情况自行实现）。接下来，核心的api接口就几个：

```
rt_pm_module_request(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_IDLE); //请求不睡眠，可以工作在 NONE、IDLE模式
rt_pm_module_release(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_IDLE); //操作完，允许睡眠，释放请求
rt_pm_module_release_all(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_IDLE); //释放指定睡眠模式的所有的请求.
rt_pm_module_delay_sleep(PM_BOARD_ID, 1000); //如等待外设初始化完成，延时1S再睡眠
```

（2）我想定义更多的模式ID或模块ID呢？自己建个文件，取名：pm_cfg.h，为何取这个名字，查看pm.h件。

![2020-10-18_121924.png](/uploads/20201018/23b3bb1b5eb902d9fc13e8e311a00831.png)

定义：PM_HAS_CUSTOM_CONFIG，然后建个 pm_cfg.h文件，然后，加入自己的电源模式id，模块id等。

（3）打开：drv_pm.c，核心的代码：sleep函数的实现。

![2020-10-18_122124.png](/uploads/20201018/389ff2ed6733d10fa3d0e0c58cf0f177.png)

## 说明

* 感觉很简单，这样是否可以优化了整机功耗？

答：不太可能！

* 注意，这是平台适配的文件，板子不同，这里要做很多的事情，不只是简单的进入MCU的各个电源模式。

* 每个case 模式下，都可以实现一些处理，如模式前的引脚处理，退出模式的引脚处理。

* 这里的原则是：不要加太多耗时的开关，耗时的开关，需要拿到外部去。如关闭LCD屏，先关闭，再允许进入睡眠。不要在睡眠函数里，执行LCD的打开与关闭。

* 外部咋实现外设的开关？自己写个事件或消息机制处理，就可以了。属于设备管理的，就不要加入pm管理。

（4）我是要做事情的，你这里随便的睡眠，让我业务怎么正常跑？

* 首先，睡眠不是随便的！！是用户自己设置的。

* 如你想干活，你请求不睡眠（可以认为是一把锁）。你干完活，忘记释放，导致系统无法睡眠。

* 你只需要pm_dump，看看当前的电源模式，那些模块id在干活，然后，找到干完活合适的位置，释放掉请求的，即可。

（5） 用户想deepsleep时，不进入stop2，进入stop0，咋办？

答：改下drv_pm.c 里，进入deepsleep的适配代码即可。

（6）按键后，我想干活，不能睡，咋办？

答：按键中断里， rt_pm_module_request，注意，request与release最后成对出现。

（7）灭屏了，没重要事情了，我想进入睡眠，其他的事情干完与否，不重要，咋办？

> 答：（1）rt_pm_release_all（不关心module id），把deepsleep 前的各个模式，释放掉即可。

> （2）pm新框架，无任何模式请求，默认进入深睡眠（与老框架的区别之一）。

（8）手动创建一个pm管理相关的线程，实现一些业务通信方面的工作。

```
/* pms event emq test */
static void pms_thread(void* param)
{
    LOG_D("pms start!\n");
 
    while (1)
    {
        led_red_on();
        rt_thread_mdelay(2000);
        led_red_off();
        rt_thread_mdelay(2000);
        LOG_D("%s:tick=%d\n", __func__, rt_tick_get());
    }
}
 
int pms_task_init(void)
{
    rt_thread_t tid;
 
    tid = rt_thread_create("emq_pms", pms_thread, RT_NULL, 2048, 28, 50);
    rt_thread_startup(tid);
    return 1;
}
```

（9）低功耗定时器的作用：

* 用于在deepsleep下（mcu 进入stop模式，无法轻易唤醒，一般不频繁唤醒），干活，系统tick补偿, 干活好理解，进入stop模式，如STM32 STOP2模式，系统的大部分时钟全部关闭，RT-Thread 系统也不跑了，你之前的定时任务，不能工作了，因为软件定时器不工作了。

* 你若不想醒来，深睡眠时，不做事情，不配置drv_lptim即可。

* 你如想定时醒来，干完活接着睡，配置drv_lptim。若不能接着睡，pm_dump，查看问题所在。

（10）总线如i2c uart spi，进入睡眠时推出睡眠时，代码咋写？

* 这里给个测试代码吧，不同的硬件，可能不一样。轻睡眠模式下，如WFI，系统会被systick唤醒，频繁，所以，不建议处理一些外设。

* 只有深睡眠模式，不频繁切换时，加入引脚处理的代码，保证待机睡眠时，电流达到超低。

```
/* BT_UART1:PG9--TX PG10--RX */
void UART1_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0 };
 
	/* Enable GPIO TX/RX clock */
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
 
	/* Enable USARTx clock */
	__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
 
	/* UART TX GPIO pin configuration  */
	GPIO_InitStruct.Pin       = GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStruct.Mode      = GPIO_MODE_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull      = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed     = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
	GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
 
	HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
 
	/* UART RX GPIO pin configuration  */
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
	GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
 
	HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
}
 
void UART1_GPIO_DeInit(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0 };
 
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
	HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
	__HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
}
```
 
### uart口的睡眠处理

* 进入睡眠前，调用：UART1_GPIO_DeInit，

* 进入深睡眠

* 唤醒后（原地），调用：UART1_GPIO_Init

### 【睡在哪里，唤醒时，就在哪里。】

中唤唤醒，一般先去中断处理，所以按键中断唤醒，中断处理是 pm request一下，不做过多的处理。因为此时MCU，可能时钟、引脚还没有恢复正常！（牢记）

（11）开机后，我的pm 咋为none模式，无法睡眠

问：新PM组件，开机后，默认设置为none模式（与上版组件的区别之二）。为什么？
答：不为什么，如果上来，没有任何的request，系统又不睡眠，那才是问题！

* 我们干活时请求【不睡眠】，干完活释放。 如果都释放了，咋办？进入深睡眠？ 开机就进入深睡眠，你不觉得死机了？

* 开机时，默认none模式，你系统跑起来，就release掉 none，就OK了。

```
rt_pm_module_release(PM_POWER_ID, RT_PM_DEFAULT_SLEEP_MODE);
```

问：为何是 PM_POWER_ID？

答：因为组件里，初始化时，默认为这个ID。