一、電源管理框架簡介

電源管理框架的目的在于節約CPU的功耗。傳統上，當操作系統處于空閑狀態時，比如所有用戶任務和系統任務處于阻塞狀態，將執行idle task。idle task的通常做法是一個while(1)空循環，從匯編視角看是不斷執行跳轉指令，也就是說當操作系統空閑時，CPU將處于空轉狀態。使能電源管理框架后，當系統進入idle task后，將設置CPU進入低功耗狀態，從而節省CPU的功耗。

?

AliOS Things電源管理框架具有如下特點：

（1）應用配置電源管理框架并添加初始化代碼后，整個框架的運行對應用透明，用戶無需為了支持電源管理框架而修改應用代碼；

（2）支持多級低功耗狀態；

在某些MCU上，根據不同的節電程度和喚醒時間分為多級睡眠，電源管理框架提供了對該特性的支持，在進入低功耗狀態時將根據睡眠時間和節電程度選擇最佳睡眠等級。

（3）支持tickless機制

當MCU決定進入低功耗狀態時，將關閉系統tick中斷，并在醒來的時候恢復系統tick中斷并補償睡眠過程中丟失的tick數。這種策略通過減少系統時鐘中斷來最大程度降低系統空閑時的功耗。

（4）支持精簡的低功耗模式

當MCU進入低功耗后，不關閉系統tick中斷，系統tick也能喚醒系統。它的優點是實現簡單，但當系統長時間空閑時，由于系統時鐘頻繁喚醒系統，不利于節能。

在某基于nrf52832 MCU的開發板上測試電源管理框架的運行效果如下：

在普通運行模式下nrf52832 MCU的平均運行電流在4mA左右，在添加電源管理模塊后MCU的電流測試如下表所示：

測試項	平均電流	說明
低功耗狀態	2.06uA	?
BLE廣播態功耗（開啟低功耗模塊,廣播intervel 100ms）	120uA	電壓3v，發送負載21字節，TX功率0dBm。
BLE廣播態功耗（開啟低功耗模塊,廣播intervel 1000ms）	14.7uA	電壓3v，發送負載21字節，TX功率0dBm。
BLE廣播態功耗（開啟低功耗模塊,廣播intervel 2000ms）	8.1uA	電壓3v，發送負載21字節，TX功率0dBm。

從測試結果可以看出，在對功耗敏感的系統上，比如依靠電池供電的系統，非常有必要使用電源管理框架，它可顯著降低系統功耗，增加系統待機時間。

?

二、應用配置（為應用添加低功耗支持）

應用若要使用電源管理框架，需進行如下配置：

（1）應用目錄的.mk文件中添加對電源管理模塊的依賴，示例：

???? GLOBAL_DEFINES += RHINO_CONFIG_CPU_PWR_MGMT=1

$(NAME)_COMPONENTS :=?rhino/pwrmgmt

（2）在應用初始化函數中（比如application_start(int argc, char *argv[])）調用電源管理模塊初始化函數。

??? cpu_pwrmgmt_init();

?

三、示例應用（app/example/pwr_test）

目前AliOS Things 2.0版本在developerkit和PCA10040平臺上對電源管理框架進行了適配，可用如下命令編譯示例應用并下載到develoerkit上運行：

aos make pwr_test@developerkit

aos upload pwr_test@developerkit

示例應用創建了2個任務demo1和demo2。demo1的主要邏輯是一個while循環：count1增1，同時打印count1和g_idle_count[0]的值，然后睡眠1秒。demo2的主要邏輯也是一個while循環：count2增1，同時打印count2的值，然后睡眠2秒。

其中g_idle_count[0]是一個全局變量，idle任務在執行時會累加該值。

若沒有開啟低功耗模塊，那么當demo1和demo2處于睡眠狀態時，idle任務持續執行，g_idle_count[0]不斷增加。輸出示例如下：

count1 = 0, idle = 0

count2 = 0

count1 = 1, idle = 2347298

count1 = 2, idle = 4693421

count2 = 1

count1 = 3, idle = 7036926

count1 = 4, idle = 9383049

count2 = 2

count1 = 5, idle = 11726554

count1 = 6, idle = 14072465

?

開啟低功耗時，當demo1和demo2處于睡眠狀態時，idle任務執行g_idle_count[0]增1后，調用cpu_pwr_down()進入低功耗狀態。因此系統每次進入空閑狀態，g_idle_count[0]只增加1。輸出示例如下：

count1 = 0, idle = 0

count2 = 0

count1 = 1, idle = 1

count2 = 1

count1 = 2, idle = 3

count1 = 3, idle = 4

count2 = 2

count1 = 4, idle = 6

count1 = 5, idle = 7

?

說明：如果條件允許，直接測試功耗，比如測試MCU的電流，效果更直觀。?

?

四、電源管理框架的適配

由于電源管理框架的運行依賴于硬件能力，因此在適配時首先要分析目標硬件是否有能力支持，然后要基于硬件能力為電源管理框架提供相關驅動。

4.1 硬件要求

要想支持電源管理框架，目標MCU需要支持如下特性：

（1）至少支持一種低功耗模式。在該低功耗模式下，RAM和寄存器的值能夠被維持。

（2）在低功耗模式下，存在可用的定時器，且該定時器能喚醒系統。在tickless機制下，該定時器用于計算低功耗時間，以補償系統時鐘。

4.2 適配接口

為了支持電源管理模塊需完成如下接口適配：?

適配接口	功能說明
board_cpu_pwr_init	初始化CPU的電源管理能力，比如注冊CPU電源狀態設置函數，注冊CPU電源管理能力，注冊喚醒延遲時間，注冊喚醒/計時定時器。
cpu_cstate_set_t	設置CPU的低功耗狀態
systick_suspend	掛起系統時鐘，系統時鐘在低功耗狀態下停止運行
systick_resume	恢復系統時鐘
one_shot_timer_t	低功耗下運行的喚醒/計時定時器。在低功耗下的計時，用于退出低功耗狀態時補償系統時鐘。

?注：可參考developerkit和PCA10040平臺上的適配示例（pwrmgmt_hal目錄）。

在適配過程中用戶可以調用如下接口：

可用接口	功能概述
cpu_pwr_node_init_static	初始化CPU節點
cpu_pwr_node_record	注冊CPU節點
cpu_pwr_c_state_capability_set	設置CPU支持的低功耗模式
cpu_pwr_c_state_latency_save	設置某個指定低功耗狀態的喚醒延遲時間
tickless_one_shot_timer_save	注冊支持tickless機制的定時器
cpu_pwr_c_method_set	注冊CPU狀態設置函數

? ? ? ??
原文鏈接
本文為云棲社區原創內容，未經允許不得轉載。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的AliOS Things 电源管理框架使用说明的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。