AliOSThings电源管理框架怎么使用-创新互联

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一、电源管理框架简介

电源管理框架的目的在于节约CPU的功耗。传统上,当操作系统处于空闲状态时,比如所有用户任务和系统任务处于阻塞状态,将执行idle task。idle task的通常做法是一个while(1)空循环,从汇编视角看是不断执行跳转指令,也就是说当操作系统空闲时,CPU将处于空转状态。使能电源管理框架后,当系统进入idle task后,将设置CPU进入低功耗状态,从而节省CPU的功耗。

AliOS Things 电源管理框架具有如下特点:

(1)应用配置电源管理框架并添加初始化代码后,整个框架的运行对应用透明,用户无需为了支持电源管理框架而修改应用代码;

(2)支持多级低功耗状态;

在某些MCU上,根据不同的节电程度和唤醒时间分为多级睡眠,电源管理框架提供了对该特性的支持,在进入低功耗状态时将根据睡眠时间和节电程度选择最佳睡眠等级。

(3)支持tickless机制

当MCU决定进入低功耗状态时,将关闭系统tick中断,并在醒来的时候恢复系统tick中断并补偿睡眠过程中丢失的tick数。这种策略通过减少系统时钟中断来大程度降低系统空闲时的功耗。

(4)支持精简的低功耗模式

当MCU进入低功耗后,不关闭系统tick中断,系统tick也能唤醒系统。它的优点是实现简单,但当系统长时间空闲时,由于系统时钟频繁唤醒系统,不利于节能。

在某基于nrf52832 MCU的开发板上测试电源管理框架的运行效果如下:

在普通运行模式下nrf52832 MCU的平均运行电流在4mA左右,在添加电源管理模块后MCU的电流测试如下表所示:

测试项

平均电流

说明

低功耗状态

2.06uA


BLE广播态功耗(开启低功耗模块,广播intervel 100ms)

120uA

电压3v,发送负载21字节,TX功率0dBm。

BLE广播态功耗(开启低功耗模块,广播intervel 1000ms)

14.7uA

电压3v,发送负载21字节,TX功率0dBm。

BLE广播态功耗(开启低功耗模块,广播intervel 2000ms)

8.1uA

电压3v,发送负载21字节,TX功率0dBm。

从测试结果可以看出,在对功耗敏感的系统上,比如依靠电池供电的系统,非常有必要使用电源管理框架,它可显著降低系统功耗,增加系统待机时间。

二、应用配置(为应用添加低功耗支持)

应用若要使用电源管理框架,需进行如下配置:

(1)应用目录的.mk文件中添加对电源管理模块的依赖,示例:

     GLOBAL_DEFINES += RHINO_CONFIG_CPU_PWR_MGMT=1

$(NAME)_COMPONENTS := rhino/pwrmgmt

(2)在应用初始化函数中(比如application_start(int argc, char *argv[]))调用电源管理模块初始化函数。

    cpu_pwrmgmt_init();

三、示例应用( app/example/pwr_test )

目前AliOS Things 2.0版本在developerkit和PCA10040平台上对电源管理框架进行了适配,可用如下命令编译示例应用并下载到develoerkit上运行:

aos make pwr_test@developerkit

aos upload pwr_test@developerkit

示例应用创建了2个任务demo1和demo2。demo1的主要逻辑是一个while循环:count1增1,同时打印count1和g_idle_count[0]的值,然后睡眠1秒。demo2的主要逻辑也是一个while循环:count2增1,同时打印count2的值,然后睡眠2秒。

其中g_idle_count[0]是一个全局变量,idle任务在执行时会累加该值。

若没有开启低功耗模块,那么当demo1和demo2处于睡眠状态时,idle任务持续执行,g_idle_count[0]不断增加。输出示例如下:

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

开启低功耗时,当demo1和demo2处于睡眠状态时,idle任务执行g_idle_count[0]增1后,调用cpu_pwr_down()进入低功耗状态。因此系统每次进入空闲状态,g_idle_count[0]只增加1。输出示例如下:

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

说明:如果条件允许,直接测试功耗,比如测试MCU的电流,效果更直观。 

四、电源管理框架的适配

由于电源管理框架的运行依赖于硬件能力,因此在适配时首先要分析目标硬件是否有能力支持,然后要基于硬件能力为电源管理框架提供相关驱动。

4.1 硬件要求

要想支持电源管理框架,目标MCU需要支持如下特性:

(1)至少支持一种低功耗模式。在该低功耗模式下,RAM和寄存器的值能够被维持。

(2)在低功耗模式下,存在可用的定时器,且该定时器能唤醒系统。在tickless机制下,该定时器用于计算低功耗时间,以补偿系统时钟。

4.2 适配接口

为了支持电源管理模块需完成如下接口适配: 

适配接口

功能说明

board_cpu_pwr_init

初始化CPU的电源管理能力,比如注册CPU电源状态设置函数,注册CPU电源管理能力,注册唤醒延迟时间,注册唤醒/计时定时器。

cpu_cstate_set_t

设置CPU的低功耗状态

systick_suspend

挂起系统时钟,系统时钟在低功耗状态下停止运行

systick_resume

恢复系统时钟

one_shot_timer_t

低功耗下运行的唤醒/计时定时器。在低功耗下的计时,用于退出低功耗状态时补偿系统时钟。

在适配过程中用户可以调用如下接口:

可用接口

功能概述

cpu_pwr_node_init_static

初始化CPU节点

cpu_pwr_node_record

注册CPU节点

cpu_pwr_c_state_capability_set

设置CPU支持的低功耗模式

cpu_pwr_c_state_latency_save

设置某个指定低功耗状态的唤醒延迟时间

tickless_one_shot_timer_save

注册支持tickless机制的定时器

cpu_pwr_c_method_set

注册CPU状态设置函数

感谢各位的阅读,以上就是“AliOS Things电源管理框架怎么使用”的内容了,经过本文的学习后,相信大家对AliOS Things电源管理框架怎么使用这一问题有了更深刻的体会,具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联,小编将为大家推送更多相关知识点的文章,欢迎关注!


文章标题:AliOSThings电源管理框架怎么使用-创新互联
新闻来源:http://scyanting.com/article/csccgh.html