PM2.0組件爬坑記錄

PM2.0組件采用了空閑任務(wù)中進行低功耗管理策略，使用時要把空閑任務(wù)的堆棧擴大到2048。建議剛使用低功耗組件的先去閱讀該部分源碼部分，這部分代碼并不長，半天時間足夠分析清楚組件的運行邏輯了。

組件默認在無請求時進入低功耗深睡眠模式，被特殊事件喚醒才能繼續(xù)工作。我在這里面踩得最大的坑就是從深睡眠中喚醒。

關(guān)于這部分首先要去看STM32L4的官方RM手冊，了解如何進入/退出深睡眠，各個電源模式如何切換，再寫裸機代碼驗證之后再去看PM2.0組件會容易很多。

在記錄問題之前著重提醒：在刷完固件驗證之前一定要重新給板子上電再看結(jié)果?。。≈匾氖虑檎f三遍?。。?/p>

Q1：無法進入低功耗模式

A1：系統(tǒng)默認是有個電源ID默認請求不睡眠，需要釋放后才可以進入通過電源管理策略進入深睡眠。可以在main.c添加如下代碼即可。

rt_pm_module_delay_sleep(PM_POWER_ID, 5000); // 注意延時進入，防止再次更新程序時找不到深睡眠中的芯片
rt_pm_module_release(PM_POWER_ID, PM_SLEEP_MODE_NONE);

Q2：板子能進入深睡眠了，也測量到功耗下降了，但是為什么程序里的心跳燈不閃了？

A2：其實是因為進入什么睡眠之后芯片需要一些外部事件才能把芯片喚醒繼續(xù)工作。這個事件可以是外部中斷、LPTIMER中斷、LPUART中斷。有一些需要額外的配置才能使用。PM2.0一個很優(yōu)秀的機制就是tickless，原理可以去看大佬的帖子。如果想讓心跳燈繼續(xù)按照程序閃爍，需要配置lptimer才能繼續(xù)讓芯片定時起來看下有沒有什么任務(wù)處理。這里有兩個地方容易出問題：一個是lptimer沒有正確配置，導致芯片無法周期性喚醒執(zhí)行任務(wù)；另一個是醒來之后的時鐘有問題，導致無法正?；謴?fù)工作。我更改了以下代碼。

main()中重新初始化lptim。

// __HAL_RCC_LPTIM1_CLK_ENABLE(); // 使能LPTIM1時鐘
extern int stm32l4_hw_lptim_init(void);
stm32l4_hw_lptim_init(); // 初始化LPTIM1
board.c中檢查時鐘重新配置

void SystemClock_ReConfig(uint8_t mode)
{
// SystemClock_MSI_ON(); // 把這個注釋掉
switch (mode)
{
case PM_RUN_MODE_HIGH_SPEED:
case PM_RUN_MODE_NORMAL_SPEED:
SystemClock_80M();
break;
case PM_RUN_MODE_MEDIUM_SPEED:
SystemClock_24M();
break;
case PM_RUN_MODE_LOW_SPEED:
SystemClock_2M();
break;
default:
break;
}
// SystemClock_MSI_OFF();
}

在main.c中(可以添加到其他參加編譯的文件中)重構(gòu)tickless需要的超時時間源

rt_tick_t pm_timer_next_timeout_tick(rt_uint8_t mode)
{
switch (mode)
{
case PM_SLEEP_MODE_LIGHT:
case PM_SLEEP_MODE_DEEP:
case PM_SLEEP_MODE_STANDBY:
return rt_timer_next_timeout_tick();
}
return RT_TICK_MAX;
}

至此設(shè)備就能在深睡眠時主動醒來控制LED燈了。

Q3：如何通過按鍵喚醒芯片起來進入正常工作模式？

A3：解決這個問題需要了解兩類重要的API：電源模式的請求和釋放。如果看過電源管理的源碼應(yīng)該就了解了芯片時如何進入睡眠的，所以在觸發(fā)外部中斷之后我們需要請求持有更高等級的電源模式，以防止芯片再次進入睡眠。

scons中打開用戶配置PM模式。

在..boardpm_cfg.h中添加要管理的KEYID

enum pm_module_id
{
PM_NONE_ID = 0,
PM_POWER_ID,
PM_BOARD_ID,
PM_LCD_ID,
PM_KEY_ID,
PM_TP_ID,
PM_OTA_ID,
PM_SPI_ID,
PM_I2C_ID,
PM_ADC_ID,
PM_RTC_ID,
PM_GPIO_ID,
PM_UART_ID,
PM_SENSOR_ID,
PM_ALARM_ID,
PM_BLE_ID,
PM_KEY0_ID,
PM_KEY1_ID,
PM_KEY2_ID,
PM_MODULE_MAX_ID, /* enum must! */
};

偷個懶，直接copy大佬的代碼，保存為key.c

/*

Copyright (c) 2006-2020, RT-Thread Development Team

SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

Change Logs:
Date Author Notes
2020-09-08 zhangsz init first
*/
#include
#include
#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "key"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG
#include
#define PIN_KEY0 GET_PIN(D, 10)
#define PIN_KEY1 GET_PIN(D, 9)
#define PIN_KEY2 GET_PIN(D, 8)
void key0_irq_callback(void *parameter)
{
static uint8_t key0_status = 0x00;
key0_status ^= 0x01;
if (key0_status == 0x00)
rt_pm_sleep_idle_release(PM_KEY0_ID);
else
rt_pm_sleep_idle_request(PM_KEY0_ID);
LOG_D("[key0_irq]n");
}
void key1_irq_callback(void *parameter)
{
static uint8_t key1_status = 0x00;
key1_status ^= 0x01;
if (key1_status == 0x00)
rt_pm_sleep_light_release(PM_KEY1_ID);
else
rt_pm_sleep_light_request(PM_KEY1_ID);
LOG_D("[key1_irq]n");
}
void key2_irq_callback(void parameter)
{
static uint8_t key2_status = 0x00;
key2_status ^= 0x01;
if (key2_status == 0x00)
rt_pm_sleep_none_release(PM_KEY2_ID);
else
rt_pm_sleep_none_request(PM_KEY2_ID);
LOG_D("[key2_irq]n");
}
int key_gpio_init(void)
{
LOG_D("key_gpio_init.n");
/ set key pin mode to input /
LOG_D("PIN_KEY0=%d,PIN_KEY1=%d,PIN_KEY2=%dn",
PIN_KEY0, PIN_KEY1, PIN_KEY2);
rt_pin_mode(PIN_KEY0, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
rt_pin_mode(PIN_KEY1, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
rt_pin_mode(PIN_KEY2, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
/ set interrupt mode and attach interrupt callback function /
rt_pin_attach_irq(PIN_KEY0, PIN_IRQ_MODE_FALLING, key0_irq_callback, NULL);
rt_pin_attach_irq(PIN_KEY1, PIN_IRQ_MODE_FALLING, key1_irq_callback, NULL);
rt_pin_attach_irq(PIN_KEY2, PIN_IRQ_MODE_FALLING, key2_irq_callback, NULL);
/ enable interrupt */
rt_pin_irq_enable(PIN_KEY0, PIN_IRQ_ENABLE);
rt_pin_irq_enable(PIN_KEY1, PIN_IRQ_ENABLE);
rt_pin_irq_enable(PIN_KEY2, PIN_IRQ_ENABLE);
return 0;
}
INIT_APP_EXPORT(key_gpio_init);
修改..applicationsSConscript腳本，把key.c加入工程

src = ['main.c','key.c']

最后用scons重新構(gòu)建工程即可

這里實現(xiàn)了通過三個不同的按鍵進入不同的電源模式?？梢园l(fā)現(xiàn)離開深睡眠模式之后系統(tǒng)的控制臺又可以正常工作了！

Q4：如何通過低功耗串口喚醒芯片起來進入正常工作模式？

A4：原理與Q3的按鍵喚醒類似，只不過通過串口喚醒需要去做一些硬件配置。
配置方式放在..librariesHAL_Driversdrv_usart.c中

int lpuart1_wakeup_config(void)
{
#ifdef BSP_USING_LPUART1
UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
/* make sure that no LPUART transfer is on-going /
while(__HAL_UART_GET_FLAG(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle), USART_ISR_BUSY) == SET);
/ make sure that LPUART is ready to receive

• (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) /
  while(__HAL_UART_GET_FLAG(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle), USART_ISR_REACK) == RESET);
  / set the wake-up event:
• specify wake-up on RXNE flag /
  //UART_WAKEUP_ON_STARTBIT
  WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY;
  if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle), WakeUpSelection)!= HAL_OK)
  {
  rt_kprintf("lpuart1_wakeup_config error!!n");
  Error_Handler();
  }
  / Enable the LPUART Wake UP from STOP mode Interrupt /
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle), UART_IT_WUF);
  #endif
  return 1;
  }
  int lpuart1_wakeup_disable(void)
  {
  #ifdef BSP_USING_LPUART1
  HAL_UARTEx_DisableStopMode(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle));
  #endif
  return 1;
  }
  int lpuart1_wakeup_enable(void)
  {
  #ifdef BSP_USING_LPUART1
  / enable MCU wake-up by LPUART */
  HAL_UARTEx_EnableStopMode(&(uart_obj[LPUART1_INDEX].handle));
  #endif
  return 1;
  }
  還需要自己實現(xiàn)lpuart1的驅(qū)動初始，這部分可以用CubeMX生成即可。這里不再詳細介紹。需要額外注意的是：要想讓LPUART在深睡眠下工作來喚醒芯片，需要把時鐘配置為LSE。這里注意要把波特率設(shè)置為9600，LSE的頻率下波特率上限就是9600.
  
  生成lpuart的HAL驅(qū)動之后就是對接到rtt的設(shè)備框架。注意SCons中使能宏定義
  BSP_USING_LPUART1
  可能會提示缺少相關(guān)定義，在uart_config.h中添加即可

#if defined(BSP_USING_LPUART1)
#ifndef LPUART1_CONFIG
#define LPUART1_CONFIG
{
.name = "lpuart1",
.Instance = LPUART1,
.irq_type = LPUART1_IRQn,
}
#endif /* LPUART1_CONFIG /
#endif / BSP_USING_LPUART1 */
Kconfig添加LPUART的選項卡

config BSP_USING_LPUART1
bool "Enable LPUART1"
default n

至此驅(qū)動部分已經(jīng)添加完成。

接下來是使用示例，使用PB10和PB11作為低功耗串口的收發(fā)腳。代碼copy的大佬的，我做了一些修改方便驗證。代碼的運行邏輯是：上電5秒后深度睡眠，接收到低功耗串口的數(shù)據(jù)喚醒，并把數(shù)據(jù)加1后原樣返回；當接收到數(shù)據(jù)0x0BB時認為通訊完成，再次釋放持有的電源模式，進入深度睡眠。

#include
#include
#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "lpuart"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG
#include
#define SAMPLE_UART_NAME "lpuart1"
/* Default config for serial_configure structure /
#define LPUART1_BAUD9600_CONFIG
{
BAUD_RATE_9600, / 9600 bits/s /
DATA_BITS_8, / 8 databits /
STOP_BITS_1, / 1 stopbit /
PARITY_NONE, / No parity /
BIT_ORDER_LSB, / LSB first sent /
NRZ_NORMAL, / Normal mode /
RT_SERIAL_RB_BUFSZ, / Buffer size /
0
}
extern int lpuart1_wakeup_config(void);
/ 用于接收消息的信號量 /
static struct rt_semaphore rx_sem;
static rt_device_t lp_serial;
static void lpuart_set_config(void)
{
struct serial_configure config = LPUART1_BAUD9600_CONFIG;
rt_device_control(lp_serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
}
extern int lpuart1_wakeup_disable(void);
extern int lpuart1_wakeup_enable(void);
/ 接收數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù) /
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
lpuart1_wakeup_disable();
rt_pm_module_request(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_NONE);
/ 串口接收到數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷，調(diào)用此回調(diào)函數(shù)，然后發(fā)送接收信號量 */
rt_sem_release(&rx_sem);
return RT_EOK;
}
static void serial_thread_entry(void parameter)
{
char ch;
lpuart1_wakeup_enable();
while (1)
{
/ 從串口讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，沒有讀取到則等待接收信號量 /
while (rt_device_read(lp_serial, -1, &ch, 1) != 1)
{
/ 阻塞等待接收信號量，等到信號量后再次讀取數(shù)據(jù) /
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
}
/ 讀取到的數(shù)據(jù)通過串口錯位輸出 /
ch = ch + 1;
rt_device_write(lp_serial, 0, &ch, 1);
rt_kprintf("wake from lpuart!n");
if (ch == 0xBC)
{
rt_pm_module_release_all(PM_BOARD_ID, PM_SLEEP_MODE_NONE);
lpuart1_wakeup_enable();
}
}
}
int uart_sample(void)
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
char str[] = "hello lpuart!rn";
/ 查找系統(tǒng)中的串口設(shè)備 /
lp_serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
if (!lp_serial)
{
LOG_D("find %s failed!n", SAMPLE_UART_NAME);
return RT_ERROR;
}
/ 初始化信號量 /
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/ 以中斷接收及輪詢發(fā)送模式打開串口設(shè)備 /
rt_device_close(lp_serial);
lpuart_set_config();
LOG_D("lpuart_set_config ok!n");
rt_device_open(lp_serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/ 設(shè)置接收回調(diào)函數(shù) /
rt_device_set_rx_indicate(lp_serial, uart_input);
/ 發(fā)送字符串 /
rt_device_write(lp_serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
/ 創(chuàng)建 serial 線程 /
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/ 創(chuàng)建成功則啟動線程 */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
INIT_APP_EXPORT(uart_sample);
INIT_APP_EXPORT(lpuart1_wakeup_config);

這樣寫只是方便測試低功耗串口喚醒設(shè)備，實際使用中還是把接收到的數(shù)據(jù)校驗后封裝成事件處理，事件處理完之后再釋放電源模式比較合理。