基于SEP0611的電源管理驅動設計

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。一般來說，系統處于休眠模式時，不執行任何功能，在一定時期內沒有用戶請求產生，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自主研發的SEP0611嵌入式微處理器，軟件平臺采用Linux2．6．32內核，設計并實現了電源管理驅動。在SEP0611電源管理驅動中，使系統進入休眠模式的代碼負責保存芯片狀態、自刷新DDR；使系統退出休眠模式的代碼負責使得DDR退出自刷新狀態、恢復芯片狀態，以使系統返回正常模式。通過在測試板上讓系統進入休眠并喚醒系統、同時測試系統休眠前后各路電路的電流值，從而驗證了該驅動的準確性。
關鍵詞：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機外最省電的一種狀態。休眠(Suspend，STR(Suspend To RAM))，又稱為掛起或者掛起到內存，會將目前的運行狀態數據存放在內存，并關閉硬盤、外設等設備，進入等待狀態，此時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。恢復時處理器從內存讀出數據，回到掛起前的狀態，恢復速度較快。一般在電池無故障且充滿電的情況下可以維持這種狀態數天之久。

1 SEP0611和電源管理單元硬件設計
SEP0611是東南大學自主研發的一款基于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、衛星導航產品的高性能處理器。主要分為五個部分：系統與時鐘控制、外設接口、多媒體系統、GPS系統和存儲系統。系統與時鐘控制部分包含了電源管理單元(Power Management Unit，PMU)的設計。
PMU包括時鐘控制和功耗控制兩部分。功耗控制主要負責在各個工作模式下的切換，進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
圖1是APM技術在Linux中的架構圖。用戶通過用戶態的APM接口或策略向BIOS申請休眠請求，BIOS設備接收到用戶層的休眠請求后會調用內核低功耗層的接口函數，從而實現系統進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執行喚醒操作，與此同時低功耗層也會調用外設驅動的電源管理接口讓設備跟隨系統實現喚醒。SEP0611無BIOS，系統喚醒后會回到bootloader執行。

3 系統休眠的內核層分析與驅動設計
Linux系統休眠內核層是整個休眠部分的核心。它將接受上層休眠命令，并通過驅動層使外圍設備進入相應的suspend狀態等，在得到喚醒信號后將恢復狀態繼續運行。它包括了體系結構無關的部分：當前進程的凍結／釋放，管理外圍驅動；也包括了體系結構相關的部分：讓處理器進入／退出休眠，DDR進入自刷新指令序列，系統狀態保存／恢復等。本小節由休眠準備，休眠進入和休眠退出，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函數來通知事件(將休眠)的到達。
(3)凍結進程，這通過freeze_processses函數實現。
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。