RT-Thread进阶之低功耗PM组件应用笔记

发布于 2020-05-28 17:00:28 浏览：4234 订阅该版

本帖最后由 Aladdin-Wang 于 2020-5-28 17:03 编辑 *

STM32L4 移植 PM**STM32L4 的低功耗模式简介：**STM32L4系列是 ST 公司推出的一款超低功耗的 Crotex-M4 内核的 MCU，支持多个电源管理模式，其中最低功耗 Shutdown 模式下，待机电流仅 30 nA。ST 公司把 L4系列的电管管理分为很多种，但各个模式的并非功耗逐级递减的特点，下面是各个模式之间的状态转换图： FastAdmin 尽管 STM32L4系列的低功耗模式很多，但本质上并不复杂，理解它的原理有助于我们移植驱动，同时更好的在产品中选择合适的模式。最终决定 STM32L4系列系统功耗的主要是三个因素：稳压器（voltage regulator）、CPU 工作频率、芯片自身低功耗的处理，下面分别对三个因素进行阐述。

稳压器L4 使用两个嵌入式线性稳压器为所有数字电路、待机电路以及备份时钟域供电，分别是主稳压器（main regulator，下文简称 MR）和低功耗稳压器（low-power regulator，下文简称 LPR）。稳压器在复位后处于使能状态，根据应用模式，选择不同的稳压器对 Vcore 域供电。其中，MR 的输出电压可以由软件配置为不同的范围（Range 1 和 Rnage 2）。稳压器应用场合

[table=98%]
[tr][td]稳压器[/td][td]应用场合[/td][/tr]
[tr][td]MR（Range 1）[/td][td]Vcore = 1.2V，用于运行模式、睡眠模式和停止模式0，MR 未 Vcore 域提供全功率[/td][/tr]
[tr=rgb(248, 248, 248)][td]MR（Range 2）[/td][td]Vcore = 1.0V，使用的场景同上[/td][/tr]
[tr][td]LPR[/td][td]用于低功耗运行模式、低功耗休眠模式、停止模式 1、停止模式2[/td][/tr]
[tr=rgb(248, 248, 248)][td]OFF[/td][td]Standby 和 Shutdown 模式下，MR 和 LPR 都被关闭[/td][/tr]
[/table]* CPU 工作频率通过降低 CPU 的主频达到降低功耗的目的：MR 工作在 Range 1 正常模式时，SYSCLK 最高可以工作在 80M；MR 工作在 Range 2 时，SYSCLK 最高不能超过 26 M；低功耗运行模式和低功耗休眠模式，即 Vcore 域由 LPR 供电，SYSCLK 必须小于 2M。

芯片本身的低功耗处理芯片本身定义了一系列的休眠模式，如 Sleeep、Stop、Standby 和 Shutdown，前面的四种模式功耗逐渐降低，实质是芯片内部通过关闭外设和时钟来实现。

配置工程配置 PM 组件： FastAdmin 配置内核选项：使用 PM 组件需要更大的 IDLE 线程的栈，这里使用了1024 字节在空闲线程中会调用rt_system_power_manager接口来进入低功耗模式：/**

This function will enter corresponding power mode.
*/
void rt_system_power_manager(void)
{
rt_uint8_t mode;

if (_pm_init_flag == 0)
```
 return;
```
/ CPU frequency scaling according to the runing mode settings /
_pm_frequency_scaling(&_pm);

/ Low Power Mode Processing /
mode = _pm_select_sleep_mode(&_pm);
_pm_change_sleep_mode(&_pm, mode);
}
保存后，可以看到pm.c已经被添加到了工程：然后添加PM组件的设备驱动，驱动的最新地址：https://gitee.com/sunwancn/rt-thread/tree/pm-ports-stm32-new/拷贝如下四个文件到工程的drivers文件夹下：本项目选择的是使用RTC作为STOP后的时间补偿，所以需要打开rtc设备和所使用的宏：

4 个回答

Aladdin-Wang 认证专家 2020-05-28

这家伙很懒，什么也没写！

[i=s] 本帖最后由 Aladdin-Wang 于 2020-5-28 17:04 编辑 [/i]

应用示例：
此程序主要实现开机后经过10秒后进入 STOP 模式，然后每经过5秒 SLEEP 模式和 STOP 模式互相切换，如此循环往复，同时经过一个循环后，切换 MCU 的运行频率，验证运行的稳定性。并且打开了回调和中断唤醒，在进入睡眠和唤醒后会分别熄灭和点亮LED灯，在睡眠时间可以通过外部中断唤醒：

Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team
*
SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
Change Logs:
Date Author Notes
2018-11-06 SummerGift first version
*/

include
include
include
include
define LOG_TAG “PM.test”
define LOG_LVL LOG_LVL_DBG
include
/ defined the LED0 pin: PB13 /
define LED0_PIN GET_PIN(C, 6)
define MCU_IRQ_WAKE_PIN GET_PIN(C, 9)
static RTC_HandleTypeDef hrtc;
static RTC_TimeTypeDef curtime = {0};
static RTC_TimeTypeDef alarmtime = {0};
static RTC_AlarmTypeDef alarm = {0};
static struct rt_semaphore wake_sem;
static rt_uint8_t sleep_mode = PM_SLEEP_MODE_DEEP; / STOP 模式 /

static rt_uint8_t run_mode = PM_RUN_MODE_NORMAL_SPEED;

static rt_uint32_t get_interval(void);
static void get_rtc_time(RTC_TimeTypeDef time);
static rt_uint8_t mode_loop(void);
static rt_uint8_t issleep = 0;
/ 中断回调函数 /
static void MCU_IRQ_WAKE(void args)
{

if(issleep)
{
```
 rt_kprintf("MCU_IRQ_WAKE!\n");
 rt_sem_release(&wake_sem);
 issleep = 0;
```
}

}
static void pm_botify(uint8_t event, uint8_t mode, void *data)
{

if(event == RT_PM_ENTER_SLEEP && mode == PM_SLEEP_MODE_DEEP)
{
```
 rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_HIGH);
 issleep = 1;
```
}
else if (event == RT_PM_EXIT_SLEEP && mode == PM_SLEEP_MODE_DEEP )
{
```
 rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_LOW);
```
}
}

int pm_test(void)
{
hrtc.Instance = RTC;

rt_sem_init(&wake_sem, “wake_sem”, 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
rt_pm_notify_set(pm_botify,0);
/ 按键0引脚为输入模式 /
rt_pin_mode(MCU_IRQ_WAKE_PIN, PIN_MODE_INPUT_PULLDOWN);
/ 绑定中断，上升沿模式，回调函数名为beep_on /
rt_pin_attach_irq(MCU_IRQ_WAKE_PIN, PIN_IRQ_MODE_RISING, MCU_IRQ_WAKE, RT_NULL);
/ 使能中断 /
rt_pin_irq_enable(MCU_IRQ_WAKE_PIN, PIN_IRQ_ENABLE);

rt_thread_mdelay(10000);

ifdef RT_USING_PM
/ 申请低功耗模式 /
rt_pm_request(sleep_mode);
endif

get_rtc_time(&curtime);

if (sleep_mode == PM_SLEEP_MODE_STANDBY)
{
```
 /* 设置休眠，闹钟 20 秒后唤醒，简化版闹钟，只支持 1分钟内有效 */
 alarmtime.Hours = curtime.Hours;
 alarmtime.Minutes = curtime.Minutes;
 alarmtime.SubSeconds = curtime.SubSeconds;
 alarmtime.Seconds = curtime.Seconds + 20;
 if (alarmtime.Seconds >= 60)
{
     alarmtime.Seconds -= 60;
     alarmtime.Minutes ++;
     if (alarmtime.Minutes >= 60)
         alarmtime.Minutes -= 60;
}
```
```
 alarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
 alarm.AlarmTime = alarmtime;
 alarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
 alarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
 alarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY | RTC_ALARMMASK_HOURS;
 alarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;
 alarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;
 alarm.AlarmDateWeekDay = 0x1;
```
```
 /* 开启闹钟 */
 HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &alarm, RTC_FORMAT_BIN);
```
}

while (1)
{
```
 /* 开始进入低功耗模式 */
 rt_sem_take(&wake_sem, rt_tick_from_millisecond(5000));
```
```
 /* 退出低功耗模式 */
 rt_kprintf("Sleep %d ms\n", get_interval());
```
ifdef RT_USING_PM
```
 /* 申请正常模式 */
 rt_pm_request(PM_SLEEP_MODE_NONE);
```
endif
```
 rt_thread_mdelay(5000);
```
```
 rt_kprintf("Wakeup %d ms\n", get_interval());
```
```
 /* 运行模式切换 */
 rt_pm_run_enter(mode_loop());
```
ifdef RT_USING_PM
```
 rt_pm_release(PM_SLEEP_MODE_NONE);
```
endif
}

return RT_EOK;
}
//MSH_CMD_EXPORT(pm_test, PM TEST);

static rt_uint32_t get_interval(void)
{
rt_uint32_t seconds;

rt_uint32_t last_seconds = curtime.Seconds;
rt_uint32_t last_subseconds = curtime.SubSeconds;

get_rtc_time(&curtime);

if (curtime.Seconds < last_seconds)
```
 seconds = 60 + curtime.Seconds - last_seconds;
```
else
```
 seconds = curtime.Seconds - last_seconds;
```
return (rt_uint32_t)(seconds 1000 + ((int32_t)last_subseconds - (int32_t)curtime.SubSeconds) 1000 \
```
                  / (int32_t)(((RTC->PRER & RTC_PRER_PREDIV_S) >> RTC_PRER_PREDIV_S_Pos) + 1U));
```
}

static void get_rtc_time(RTC_TimeTypeDef time)
{
rt_uint32_t st, datetmpreg;

HAL_RTC_GetTime(&hrtc, time, RTC_FORMAT_BIN);
datetmpreg = RTC->DR;
if (HAL_RCC_GetPCLK1Freq() < 32000U 7U)
{
```
 st = time->SubSeconds;
 HAL_RTC_GetTime(&hrtc, time, RTC_FORMAT_BIN);
 datetmpreg = RTC->DR;
```
```
 if (st != time->SubSeconds)
{
     HAL_RTC_GetTime(&hrtc, time, RTC_FORMAT_BIN);
     datetmpreg = RTC->DR;
}
```
}
(void)datetmpreg;
}

rt_uint8_t mode_loop(void)
{
rt_uint8_t mode = 1;

run_mode++;
switch (run_mode)
{
case 0:
case 1:
case 2:
case 3:
```
 mode = run_mode;
 break;
```
case 4:
```
 mode = 2;
 break;
```
case 5:
```
 mode = 1;
 break;
```
case 6:
```
 mode = run_mode = 0;
 break;
```
}

return mode;
}

运行效果：