基于SEP0611的電源管理驅(qū)動設計

摘要：休眠模式是減少嵌入式系統(tǒng)功率消耗的一種運行模式。一般來說，系統(tǒng)處于休眠模式時，不執(zhí)行任何功能，在一定時期內(nèi)沒有用戶請求產(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自主研發(fā)的SEP0611嵌入式微處理器，軟件平臺采用Linux2．6．32內(nèi)核，設計并實現(xiàn)了電源管理驅(qū)動。在SEP0611電源管理驅(qū)動中，使系統(tǒng)進入休眠模式的代碼負責保存芯片狀態(tài)、自刷新DDR；使系統(tǒng)退出休眠模式的代碼負責使得DDR退出自刷新狀態(tài)、恢復芯片狀態(tài)，以使系統(tǒng)返回正常模式。通過在測試板上讓系統(tǒng)進入休眠并喚醒系統(tǒng)、同時測試系統(tǒng)休眠前后各路電路的電流值，從而驗證了該驅(qū)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(tǒng)休眠是嵌入式系統(tǒng)除關機外最省電的一種狀態(tài)。休眠(Suspend，STR(Suspend To RAM))，又稱為掛起或者掛起到內(nèi)存，會將目前的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存，并關閉硬盤、外設等設備，進入等待狀態(tài)，此時除了內(nèi)存仍然需要電力維持其數(shù)據(jù)，整機其余部分耗電很少?；謴蜁r處理器從內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)，回到掛起前的狀態(tài)，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(tài)數(shù)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(fā)的一款基于UniCore32內(nèi)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(wèi)星導航產(chǎn)品的高性能處理器。主要分為五個部分：系統(tǒng)與時鐘控制、外設接口、多媒體系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。系統(tǒng)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(tǒng)的復位控制。系統(tǒng)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(gòu)圖。用戶通過用戶態(tài)的APM接口或策略向BIOS申請休眠請求，BIOS設備接收到用戶層的休眠請求后會調(diào)用內(nèi)核低功耗層的接口函數(shù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)進入休眠的一系列操作；在接收到喚醒信號后內(nèi)核低功耗層會執(zhí)行喚醒操作，與此同時低功耗層也會調(diào)用外設驅(qū)動的電源管理接口讓設備跟隨系統(tǒng)實現(xiàn)喚醒。SEP0611無BIOS，系統(tǒng)喚醒后會回到bootloader執(zhí)行。

3 系統(tǒng)休眠的內(nèi)核層分析與驅(qū)動設計
Linux系統(tǒng)休眠內(nèi)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(qū)動層使外圍設備進入相應的suspend狀態(tài)等，在得到喚醒信號后將恢復狀態(tài)繼續(xù)運行。它包括了體系結(jié)構(gòu)無關的部分：當前進程的凍結(jié)／釋放，管理外圍驅(qū)動；也包括了體系結(jié)構(gòu)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(tǒng)狀態(tài)保存／恢復等。本小節(jié)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(shù)、suspend_devices_and_enter函數(shù)中的大部分內(nèi)容劃分為休眠準備部分。
suspend_prepare函數(shù)的主要作用如下：
(1)用一個全局變量保存好控制臺。
(2)執(zhí)行pm_notifier_call_chain函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用notifier_call_chain函數(shù)來通知事件(將休眠)的到達。
(3)凍結(jié)進程，這通過freeze_processses函數(shù)實現(xiàn)。
在suspend_devices_and_enter函數(shù)中執(zhí)行剩余的休眠準備工作：
(1)調(diào)用suspend_ops->begin。
(2)調(diào)用suspend_console函數(shù)獲取控制臺信號量以休眠控制臺。
(3)調(diào)用dpm_suspend_start函數(shù)，該函數(shù)分為兩步。