Rockchip RT-Thread Power Manager

文件标识：RK-KF-YF-104

发布版本：V1.1.1

日期：2021-04-29

文件密级：□绝密 □秘密 □内部资料 ■公开

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前言

概述

本文提供基于RT Thread平台功耗控制说明。

产品版本

芯片名称	内核版本
本公司采用RT Thread系统的芯片

读者对象

本文档（本指南）主要适用于以下工程师：

技术支持工程师软件开发工程师

修订记录

版本号	作者	修改日期	修改说明
V1.0.0	谢修鑫	2020-03-04	初始版本
V1.0.1	谢修鑫	2020-05-27	修正格式
V1.1.0	许盛飞	2020-05-28	更新低功耗相关说明
V1.1.1	黄莹	2021-04-29	修改格式

[TOC]

RT-Thread Power Manager 功能支持

支持Clock Gating
支持Power Gating
支持DVFS 动态调频调压

功耗管理方法

基本概念

Clock Gating： 控制CLOCK开关

Power Gating： SOC内部会划分不同的Power Domain，每个Power Domain的供电可以通过SOC内部的控制进行开关，开关操作即Power Gating

DVFS-动态调频调压： 芯片运行一定频率需要对应电压支持，如：运行频率、电压为400M-0.9V，600M-0.95V两组，软件上支持频率从400M切换到600M，对应的电压从0.9V切换到0.95V

动态功耗： 动态功耗和运行电压、运行频率相关，控制方法为DVFS、Clock Gating

静态功耗： 静态功耗和电压、温度相关，控制方法为Power Gating

Clock Gating

一个模块不需要工作时，需要关闭对应的CLOCK；接口如下：

rt_err_t clk_enable(struct clk_gate *gate, int on)

涉及参考文档为：CLK/Rockchip_Developer_Guide_RTOS_Clock_CN.md

Power Gating

一个模块不需要工作时，第一步需要先关闭对应的CLOCK，然后再关闭对应的Power Domain；由于关闭Power Gating的耗时比Clock Gating的耗时长，所以一般在长时间不使用的情况下才进行Power Gating操作；接口如下：

rt_err_t pd_power(struct pd *power, int on)

涉及参考文档为：CLK/Rockchip_Developer_Guide_RTOS_Clock_CN.md

DVFS 控制

涉及参考文档为：Rockchip_Developer_Guide_RT-Thread_DVFS_CN.md

RT-Thread PM MODE控制

RT Thread基于PM MODE机制控制不同场景下的功耗需求,具体实现参数RT-Thread官方文档。实现上面通过和DVFS机制协同实现。

RT-Thread PM MODE 基本概念

系统在pm_cfg.h 中定义了run modes、sleep modes 两类模式，用户也可以根据需求进行扩展。

enum
{
    /* run modes */
    PM_RUN_MODE_HIGH = 0,
    PM_RUN_MODE_NORMAL,
    PM_RUN_MODE_LOW,

    /* sleep modes */
    PM_SLEEP_MODE_SLEEP,
    PM_SLEEP_MODE_TIMER,
    PM_SLEEP_MODE_SHUTDOWN,
};

RT-Thread PM MODE 使用

通过下面两个函数申请和释放一个模式：

void rt_pm_request(rt_ubase_t mode)

void rt_pm_release(rt_ubase_t mode)

参数mode：对应上面的PM_RUN_MODE_HIGH、PM_RUN_MODE_NORMAL、PM_RUN_MODE_LOW、PM_SLEEP_MODE_SLEEP等模式。
通过命令控制

通过命令： msh >pm_dump查看系统所在状态。

msh >pm_dump
| Power Management Mode | Counter | Timer |
+-----------------------+---------+-------+
|     Running High Mode |       0 |     0 |
|   Running Normal Mode |       1 |     0 |
|      Running Low Mode |       0 |     0 |
|            Sleep Mode |       1 |     0 |
|            Timer Mode |       0 |     0 |
|         Shutdown Mode |       1 |     0 |
+-----------------------+---------+-------+
pm current mode: Running Normal Mode

通过命令：msh >pm_request 1申请进入1的模式（PM_RUN_MODE_NORMAL）

通过命令：msh >pm_release 1释放1的模式（PM_RUN_MODE_NORMAL）。

初始化配置-Power Management Mode 对应的 DVFS

const static struct dvfs_table dvfs_core_table[] =
{
    {
        .freq = 297000000,
        .volt = 800000,
    },
    {
        .freq = 396000000,
        .volt = 900000,
    },
};

const static struct dvfs_table dvfs_shrm_table[] =
{
    {
        .freq = 297000000,
        .volt = 800000,
    },
    {
        .freq = 396000000,
        .volt = 850000,
    },
};

struct rk_dvfs_desc dvfs_data[] =
{
    {
        .clk_id = SCLK_SHRM,
        .pwr_id = PWR_ID_CORE,
        .tbl_idx = 1,
        .table = &dvfs_shrm_table[0],
        .tbl_cnt = HAL_ARRAY_SIZE(dvfs_shrm_table),
    },
    {
        .clk_id = HCLK_M4,
        .pwr_id = PWR_ID_CORE,
        .tbl_idx = 1,
        .table = &dvfs_core_table[0],
        .tbl_cnt = HAL_ARRAY_SIZE(dvfs_core_table),
    },
};

该代码段为配置DVFS table，参考：Rockchip_Developer_Guide_RT-Thread_DVFS_CN.md

初始化配置-Power Management Mode

static struct pm_mode_dvfs pm_mode_data[] =
{
    {
        .clk_id = HCLK_M4,
        .run_tbl_idx = {1, 1, 0},
        .sleep_tbl_idx = 0,
    },
    {
        .clk_id = SCLK_SHRM,
        .run_tbl_idx = {1, 1, 0},
        .sleep_tbl_idx = 0,
    },
};

通过struct pm_mode_dvfs结构管理每一个clk（clk_id指定）在各个PM MODE下的运行频率，指定方式为：

1.run_tbl_idx = 0

这里的1，1，0指定PM_RUN_MODE_HIGH、PM_RUN_MODE_NORMAL、PM_RUN_MODE_LOW三种运行模式对应的频率为DVFS table (以core为例) 的dvfs_core_table[1]、dvfs_core_table[1]、dvfs_core_table[0]。

2.sleep_tbl_idx = 0 表示SLEEP 模式对应的频率电压为dvfs_data[0]定义。

3.系统通过下面函数初始化

void rkpm_register_dvfs_info(struct pm_mode_dvfs *dvfs, int cnt, void (*pm_func)(uint32_t))`

参数dvfs：即上面 pm_mode_data[]首地址

参数pm_func：用于不同芯片对于功耗的个性控制，暂时没有使用。

Runtime Power 控制

对于在运行状态的系统，系统会根据各个模块的状态进行相关功耗控制，所以各个模块的驱动中需要通过下面两个函数申请、释放自己的运行状态。

void pm_runtime_request(ePM_RUNTIME_ID runTimeId)

void pm_runtime_release(ePM_RUNTIME_ID runTimeId)

低功耗（Sleep Mode）设计及实现

主要操作

低功耗的主要操作如下：

配置休眠模式
判断是否需要将系统休眠时钟切换到32K
可选择配置GPIO, TIMER, TIMEOUT中断作为休眠时唤醒系统的信号源

具体实现

配置休眠模式，根据进入休眠时PD_DSP, PD_AUDIO的状态，决定休眠时，是否关闭对应的PD,VD及系统休眠时钟是否切换到32k，在下面的函数中实现对应的操作。

static void SOC_SleepModeInit(struct PMU_REG *pPmu)

配置唤醒信号源，使能的唤醒源产生的中断能在系统休眠时唤醒系统。支持GPIO，TIMER，TIMEOUT等唤醒源的使能配置，默认使能GPIO，TIMER唤醒源, TIMEOUT主要用于开发时调试验证使用。

更改默认唤醒源，如disable GPIO中断唤醒功能，只需要将下面的函数中value变量对应的唤醒源宏去掉。

static void SOC_WakeupSourceConfig(struct PMU_REG *pPmu)

RT-Thread Power Manager 功能支持​

功耗管理方法​

基本概念​

Clock Gating​

Power Gating​

DVFS 控制​

RT-Thread PM MODE控制​

RT-Thread PM MODE 基本概念​

RT-Thread PM MODE 使用​

初始化配置-Power Management Mode 对应的 DVFS​

初始化配置-Power Management Mode​

Runtime Power 控制​

低功耗（Sleep Mode）设计及实现​

主要操作​

具体实现​