基于SEP0611的電源管理驅動(dòng)設計

摘要：休眠模式是減少嵌入式系統功率消耗的一種運行模式。一般來(lái)說(shuō)，系統處于休眠模式時(shí)，不執行任何功能，在一定時(shí)期內沒(méi)有用戶(hù)請求產(chǎn)生，因此它可以最大限度地減少其不必要的功耗。在文章中，硬件平臺采用東南大學(xué)自主研發(fā)的SEP0611嵌入式微處理器，軟件平臺采用Linux2．6．32內核，設計并實(shí)現了電源管理驅動(dòng)。在SEP0611電源管理驅動(dòng)中，使系統進(jìn)入休眠模式的代碼負責保存芯片狀態(tài)、自刷新DDR；使系統退出休眠模式的代碼負責使得DDR退出自刷新?tīng)顟B(tài)、恢復芯片狀態(tài)，以使系統返回正常模式。通過(guò)在測試板上讓系統進(jìn)入休眠并喚醒系統、同時(shí)測試系統休眠前后各路電路的電流值，從而驗證了該驅動(dòng)的準確性。
關(guān)鍵詞：休眠；高級電源管理：嵌入式Linux；SEP0611處理器

0 引言
系統休眠是嵌入式系統除關(guān)機外最省電的一種狀態(tài)。休眠(Suspend，STR(Suspend To RAM))，又稱(chēng)為掛起或者掛起到內存，會(huì )將目前的運行狀態(tài)數據存放在內存，并關(guān)閉硬盤(pán)、外設等設備，進(jìn)入等待狀態(tài)，此時(shí)除了內存仍然需要電力維持其數據，整機其余部分耗電很少?；謴蜁r(shí)處理器從內存讀出數據，回到掛起前的狀態(tài)，恢復速度較快。一般在電池無(wú)故障且充滿(mǎn)電的情況下可以維持這種狀態(tài)數天之久。

1 SEP0611和電源管理單元硬件設計
SEP0611是東南大學(xué)自主研發(fā)的一款基于UniCore32內核的32位高性能、低功耗RISC微處理器，是定位于手持播放設備、衛星導航產(chǎn)品的高性能處理器。主要分為五個(gè)部分：系統與時(shí)鐘控制、外設接口、多媒體系統、GPS系統和存儲系統。系統與時(shí)鐘控制部分包含了電源管理單元(Power Management Unit，PMU)的設計。
PMU包括時(shí)鐘控制和功耗控制兩部分。功耗控制主要負責在各個(gè)工作模式下的切換，進(jìn)入低功耗模式后的喚醒，以及系統的復位控制。系統工作模式主要分為三種：正常工作模式、掛起模式、休眠模式。

2 Linux APM技術(shù)
圖1是APM技術(shù)在Linux中的架構圖。用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)態(tài)的APM接口或策略向BIOS申請休眠請求，BIOS設備接收到用戶(hù)層的休眠請求后會(huì )調用內核低功耗層的接口函數，從而實(shí)現系統進(jìn)入休眠的一系列操作；在接收到喚醒信號后內核低功耗層會(huì )執行喚醒操作，與此同時(shí)低功耗層也會(huì )調用外設驅動(dòng)的電源管理接口讓設備跟隨系統實(shí)現喚醒。SEP0611無(wú)BIOS，系統喚醒后會(huì )回到bootloader執行。

3 系統休眠的內核層分析與驅動(dòng)設計
Linux系統休眠內核層是整個(gè)休眠部分的核心。它將接受上層休眠命令，并通過(guò)驅動(dòng)層使外圍設備進(jìn)入相應的suspend狀態(tài)等，在得到喚醒信號后將恢復狀態(tài)繼續運行。它包括了體系結構無(wú)關(guān)的部分：當前進(jìn)程的凍結／釋放，管理外圍驅動(dòng)；也包括了體系結構相關(guān)的部分：讓處理器進(jìn)入／退出休眠，DDR進(jìn)入自刷新指令序列，系統狀態(tài)保存／恢復等。本小節由休眠準備，休眠進(jìn)入和休眠退出，完成喚醒三部分組成。
3．1 休眠準備
在本文中，將suspend_prepare函數、suspend_devices_and_enter函數中的大部分內容劃分為休眠準備部分。
suspend_prepare函數的主要作用如下：
(1)用一個(gè)全局變量保存好控制臺。
(2)執行pm_notifier_call_chain函數，該函數調用notifier_call_chain函數來(lái)通知事件(將休眠)的到達。
(3)凍結進(jìn)程，這通過(guò)freeze_processses函數實(shí)現。
在suspend_devices_and_enter函數中執行剩余的休眠準備工作：
(1)調用suspend_ops->begin。
(2)調用suspend_console函數獲取控制臺信號量以休眠控制臺。
(3)調用dpm_suspend_start函數，該函數分為兩步。