摘要： AliOS Things電源管理框架使用介紹，主要針對物聯網裝置低功耗需求。

一、電源管理框架簡介

電源管理框架的目的在於節約CPU的功耗。傳統上，當作業系統處於空閒狀態時，比如所有使用者任務和系統任務處於阻塞狀態，將執行idle task。idle task的通常做法是一個while(1)空迴圈，從彙編視角看是不斷執行跳轉指令，也就是說當作業系統空閒時，CPU將處於空轉狀態。使能電源管理框架後，當系統進入idle task後，將設定CPU進入低功耗狀態，從而節省CPU的功耗。

（1）應用配置電源管理框架並新增初始化程式碼後，整個框架的執行對應用透明，使用者無需為了支援電源管理框架而修改應用程式碼；

（2）支援多級低功耗狀態；

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援，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）支援tickless機制

當MCU決定進入低功耗狀態時，將關閉系統tick中斷，並在醒來的時候恢復系統tick中斷並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閒時的功耗。

（4）支援精簡的低功耗模式

當MCU進入低功耗後，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，但當系統長時間空閒時，由於系統時鐘頻繁喚醒系統，不利於節能。

在某基於nrf52832 MCU的開發板上測試電源管理框架的執行效果如下：

在普通執行模式下nrf52832 MCU的平均執行電流在4mA左右，在新增電源管理模組後MCU的電流測試如下表所示：

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（為應用新增低功耗支援）

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檔案中新增對電源管理模組的依賴，示例：

     GLOBAL_DEFINES += RHINO_CONFIG_CPU_PWR_MGMT=1

$(NAME)_COMPONENTS := rhino/pwrmgmt

（2）在應用初始化函式中（比如application_start(int argc, char *argv[])）呼叫電源管理模組初始化函式。

    cpu_pwrmgmt_init();

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並下載到develoerkit上執行：

aos make [email protected]

aos upload [email protected]

示例應用建立了2個任務demo1和demo2。demo1的主要邏輯是一個while迴圈：count1增1，同時列印count1和g_idle_count[0]的值，然後睡眠1秒。demo2的主要邏輯也是一個while迴圈：count2增1，同時列印count2的值，然後睡眠2秒。

其中g_idle_count[0]是一個全域性變數，idle任務在執行時會累加該值。

若沒有開啟低功耗模組，那麼當demo1和demo2處於睡眠狀態時，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處於睡眠狀態時，idle任務執行g_idle_count[0]增1後，呼叫cpu_pwr_down()進入低功耗狀態。因此係統每次進入空閒狀態，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

由於電源管理框架的執行依賴於硬體能力，因此在適配時首先要分析目標硬體是否有能力支援，然後要基於硬體能力為電源管理框架提供相關驅動。

4.1 硬體要求

要想支援電源管理框架，目標MCU需要支援如下特性：

（1）至少支援一種低功耗模式。在該低功耗模式下，RAM和暫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，該定時器用於計算低功耗時間，以補償系統時鐘。

4.2 適配介面

為了支援電源管理模組需完成如下介面適配： 

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

在適配過程中使用者可以呼叫如下介面：

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