低功耗开发指南

1 简介

SF32LB58X为三核芯片(双大核性能处理器 + 小核低功耗处理器)，芯片中的双大核性能处理器最高工作频率 240MHz，单核 CoreMark 跑分高达 984，功耗效率8.29uA/CoreMark，用于提供丰富应用和流畅人机交互所需的图形和音频算力。小核低功耗处理器最高工作频率96MHz，CoreMark 跑分达到 394，功耗效率3.88uA/CoreMark，在作为低功耗传感器控制中心（Sensor Hub）的同时兼顾运行蓝牙协议栈。

低功耗开发例程参考 example\pm\classical。

2 配置低功耗模式

2.1 打开低功耗模式

在工程目录下运行 sdk.py menuconfig 打开软件配置菜单：

使能低功耗功能(Enable Low power support)：
- 路径：Sifli middleware → Enable Low power support
- 开启：Enable Low power support
  - 宏开关：BSP_USING_PM
  - 作用：开启低功耗功能

../_images/enable_pm.png — 图 enable Low Power 配置菜单

选择低功耗模式(Enable Standby Mode)：
- 路径：RTOS → RT-Thread Components → Device Drivers → Using Power Management device drivers → Select PM Mode
- 选择：Enable Standby Mode
  - 宏开关：PM_Standby_ENABLE
  - 作用：选择低功耗模式为Standby Sleep 模式

../_images/stabdby.png — 图 Standby Sleep 配置菜单

开启低功耗调试开关，打开后会输出低功耗相关日志 (非必选，开启后会有低功耗日志打印，会占用时间，对功耗有影响) (Enable PM Debug)
- 路径：Sifli middleware → Enable Low power support -> Enable PM Debug
  - 选择：Enable PM Debug
    - 宏开关：BSP_PM_DEBUG
    - 作用：开启低功耗日志调试开关

../_images/low_power11.png — 图 debug 配置菜单

注意：如果 LCPU 打开了 STANDBY 模式，那么 HCPU 也必须打开 STANDBY 模式。

配置好后，确认工程配置文件 rtconfig.h 内已包含下面的定义：

#define RT_USING_PM 1           // 启动 PM 模块
#define PM_STANDBY_ENABLE 1     // STANDBY 休眠模式
#define BSP_USING_PM 1          // 启动 PM 模块
#define BSP_PM_DEBUG 1          // 打印 PM[S], PM[W] 的日志(非必选)

2.2 关闭低功耗模式

在工程目录下运行 sdk.py menuconfig，按照开启低功耗的路径反向取消对应配置即可。

3 按键唤醒配置

配置方法参照 SDK\example\pm\classical 例程。

待机唤醒配置（适用于 standby/deep 唤醒）

如下为 HAL 层待机唤醒 API 示例,可以使用 HAL_LPAON_QueryWakeupPin() 与 HAL_HPAON_QueryWakeupPin() 来获取唤醒引脚对应的PIN序号;若 IO 唤醒需要处理事件，还需配置 GPIO 中断：

HAL_HPAON_EnableWakeupSrc(HPAON_WAKEUP_SRC_PIN3, AON_PIN_MODE_LOW);         // 58x PB57 #WKUP_PIN3
HAL_LPAON_EnableWakeupSrc(LPAON_WAKEUP_SRC_PIN5, AON_PIN_MODE_NEG_EDGE);    // 58x PB59 #WKUP_PIN5
// 配置是否生效, 可对照芯片手册查看对应寄存器:
rt_kprintf("wsr:0x%x,wer:0x%x,\n", hwp_hpsys_aon->WSR, hwp_hpsys_aon->WER); // hcpu
rt_kprintf("wsr:0x%x,wer:0x%x,\n", hwp_lpsys_aon->WSR, hwp_lpsys_aon->WER); // lcpu

关机唤醒配置（适用于 hibernate 唤醒）

55 系列之后 MCU：允许同时存在两个唤醒源 PIN0 和 PIN1，每个唤醒源可指定到任意 HCPU/LCPU 唤醒 PIN；具体参见用户手册 PMUC CR 寄存器配置。

// 58x/56x/52x 配置方法:
HAL_PMU_SelectWakeupPin(0, HAL_HPAON_QueryWakeupPin(hwp_gpio1, BSP_KEY1_PIN)); // select PA34 to wake_pin0
HAL_PMU_EnablePinWakeup(0, AON_PIN_MODE_HIGH);                                  // enable wake_pin0 
rt_kprintf("CR:0x%x,WER:0x%x\n", hwp_pmuc->CR, hwp_pmuc->WER);

Hibernate 关机后，唤醒后等同于冷启动（但有 PM_HIBERNATE_BOOT 标志位），不同于 Standby 唤醒能恢复到原有程序继续运行。唤醒 PIN 和电平模式由 PMU 寄存器控制，可打印 WER/CR 寄存器核对；若同一 IO 同时用于待机与关机唤醒，两者配置都需要生效。

4 低功耗模式调试方法

4.1 低功耗模式

PM_SLEEP_MODE_IDLE: CPU 进休闲(idle)模式，CPU停在WFI 或 WFE，系统中有高速时钟(HRC/HXT/DBLR/DLL)，所有外设均可使能并产生中断。

PM_SLEEP_MODE_LIGHT: CPU进入浅睡(light)，CPU 停在 WFI 指令,系统中高速时钟关闭，CPU相关的外围设备停止工作,但是不掉电，系统切换到32K时钟。可以由低功耗定时器(LPTIM)，RTC，BLE MAC(LCPU Only)，Mailbox(其他CPU)，或者特定的唤醒pin来唤醒。唤醒时间30us-100us。唤醒之后继续在WFI之后的指令运行。

PM_SLEEP_MODE_DEEP: 和PM_SLEEP_MODE_LIGHT一样，但是系统的供电切换到RET_LDO，唤醒时间增加到100us-1ms。唤醒之后继续在WFI之后的指令运行。
PM_SLEEP_MODE_STANDBY: CPU进入待机(standby)模式，系统中高速时钟关闭，CPU相关的外围设备掉电，RAM除了系统配置的部分，都停止供电，PIN的状态保持，系统的供电切换到RET_LDO。可以由低功耗定时器，RTC，BLE MAC(LCPU Only)，Mailbox(其他CPU)，或者特定的唤醒pin来唤醒。唤醒时间1ms-2ms。唤醒之后，系统会重新启动，根据AON寄存器中的低功耗模式指示，软件判断系统从standby模式启动，以便与冷启动区别。

各种低功耗模式的电流见表4‑1。若存在 PSRAM，HCPU 会将掉电 RAM 需保留的数据备份到 PSRAM，唤醒后再恢复；无 PSRAM 则备份到 64KB Retention RAM。下文如无特别说明，“进入睡眠”指进入 IDLE 之外的低功耗模式，“唤醒”指退出 IDLE 之外的低功耗模式。

表4‑1：低功耗模式

低功耗模式	CPU 状态	外设状态	SRAM	唤醒源	唤醒时间
PM_SLEEP_MODE_IDLE	stop	run	可访问	任意中断	<1µs
PM_SLEEP_MODE_DEEP	stop	stop	LPSYS：不可访问，全保留 HPSYS：不可访问，全保留	RTC, 唤醒 PIN, IO(PA),LPTIM1, LPSYS,
MAILBOX2	~ 250us
PM_SLEEP_MODE_STANDBY	reset	reset	LPSYS：不可访问，全保留 HPSYS：不可访问，只保留 64KB	RTC, 唤醒 PIN, LPTIM1, ,LPSYS,
MAILBOX2	~ 1.5ms

4.2 关机模式

除了每个子系统提供上述四种低功耗模式，芯片还提供两个系统级关机模式

Hibernate：所有子系统掉电，系统切到 32K 晶体，可被 PIN 和 RTC 唤醒（RTC 唤醒时间准确）。接口：HAL_PMU_EnterHibernate。
Shutdown：所有子系统掉电，系统切到 RC10K，可被 PIN 和 RTC 唤醒（RTC 唤醒时间不准确）。接口：HAL_PMU_EnterShutdown。

表4‑2：关机模式

低功耗模式	CPU 状态	外设状态	SRAM	IO	唤醒源	唤醒时间
Hibernate	reset	reset	数据不保留	高阻	RTC 和 PIN	>2ms
Shutdown	reset	reset	数据不保留	高阻	RTC 和 PIN	>2ms

注：电流数据仅供参考，实际数值会因外设使能和 IO 设置不同而变化。stop 表示停止工作，退出低功耗后无需重新配置即可继续；reset 表示退出后已被复位（CPU 从 ROM 开始，外设需重新配置）。

不满足睡眠但仍需降低功耗，可参考 WFI 自动降频与场景化动态调频。

4.3 WFI 自动降频

当进入 IDLE 线程但不满足睡眠条件时，可通过降低 HCPU 频率来降低 WFI 期间电流。允许降频的前提：所有高速外设不在工作。高速外设包括：

EPIC
EZIP
LCDC
USB
SD

说明：EPIC/EZIP 的在忙判定集成在 SDK 自带的 LVGL 实现中；如未使用该实现，需在外设开始/结束工作时分别调用 rt_pm_hw_device_start/rt_pm_hw_device_stop 指示忙闲，避免在忙时降频执行 WFI。LCDC/USB/SD 的忙闲判定集成在 RT-Thread 的 LCD Device 驱动中。

降频后的 WFI 频率由 HAL_RCC_HCPU_SetDeepWFIDiv 配置。当有音频外设工作时，仅可降至 48MHz；其它情况下可降至 1MHz。

4.4 场景化动态调频

对于无需高性能的场景，大核可降频降压以降低工作功耗（例如灭屏后仅运行抬腕算法可降至 48MHz）。虽然频率降低使执行时间变长，但总能耗（电流 × 时间）可能更低。可在不同场景下实测选择最优模式。

使用 rt_pm_run_enter 配置当前运行模式，HCPU 支持以下四种模式（应用启动默认 PM_RUN_MODE_HIGH_SPEED）；向高速模式切换立即生效，向低速模式切换会延迟到 IDLE 线程执行时完成：

模式	系统时钟（MHz）
PM_RUN_MODE_HIGH_SPEED	240
PM_RUN_MODE_NORMAL_SPEED	144
PM_RUN_MODE_MEDIUM_SPEED	48
PM_RUN_MODE_LOW_SPEED	24

SDK 还提供 pm_scenario_start/pm_scenario_stop 便于按场景切换。目前支持 UI 与 Audio：

其中任一开启 → 使用 HIGH_SPEED；
UI 与 Audio 均未开启 → 使用 MEDIUM_SPEED。

4.5 低功耗流程

方案中，只有在熄屏之后，HPSYS 才能进入睡眠模式；亮屏状态下，当 HCPU 不工作时，HPSYS 只能进入 IDLE 模式。只有当 HPSYS 进入睡眠后，LPSYS 才能进入睡眠；若 HPSYS 未睡，即使 LCPU 空闲，LPSYS 也只能进入 IDLE（52 系列例外，HCPU 与 LCPU 可独立休眠）。在 HPSYS 已睡眠的情况下，LPSYS 可自由进出睡眠，不必唤醒 HPSYS。

4.5.1 熄屏

锁屏时间可在设置界面选择。当屏幕无操作超过锁屏时间后屏幕熄灭，在 IDLE 线程中检查睡眠条件，若满足，则 HPSYS 进入睡眠，LPSYS 随之也可进入睡眠。

../_images/low_power13.png — 图 4.1 熄屏流程

4.5.2 HPSYS 唤醒

HPSYS 可以由以下几种方式唤醒：低功耗定时器(LPTIM)、RTC、BLE MAC(仅LCPU)、Mailbox(来自其他CPU)或者特定的唤醒引脚。例如，当我们使能按键引脚的唤醒功能后，按下按键时HPSYS就会被唤醒。

以按键唤醒亮屏为例，流程如图 4.2；亮屏后进入新一轮熄屏判断流程。来自手机 APP 的 setting 事件触发的唤醒流程如图 4.3，处理完 Setting 请求回到 IDLE 线程可立即进入睡眠。

../_images/low_power14.png — 图 4.2 按键亮屏熄屏流程

../_images/low_power25.png — 图 4.3 收到手机 Setting 事件的唤醒流程

关于待机下的现场保留：

HCPU：在待机前会将需保留的数据/上下文备份至 PSRAM；唤醒后从 PSRAM 恢复运行现场（无 PSRAM 时仅依赖 HPSYS 的 Retention 区域）。
LCPU：保持所有 RAM 供电，将 CPU 寄存器上下文保存在 RAM 中；唤醒后直接从 RAM 恢复现场。

4.5.3 LPSYS 唤醒

LPSYS 可被以下事件唤醒：

按键
HPSYS 醒来
Sensor 数据采集定时器超时
BLE 周期性定时器超时

4.5.3 跨电源域外设共享与睡眠约束

SiFli 的 HCPU 与 LCPU 分属不同电源域，分别控制各自电源域内的外设。为支持资源共享：

当 LCPU 处于 IDLE/ACTIVE（未进入睡眠）时，HCPU 可以使用 LCPU 电源域内的外设；但必须避免两核同时使用同一外设，否则在并行运行时会发生硬件资源冲突。
常见场景是 HCPU 使用 LCPU 外设。此时只要 HCPU 需要该外设，LCPU 就必须保持唤醒（不可进入睡眠），否则访问将失败。
若 LCPU 进入待机模式，其相关外设会掉电，进而约束 HCPU 的最低功耗模式：HCPU 也需进入待机路径。唤醒顺序上，需要先唤醒 LCPU 并重新初始化相关外设（包括 LCPU 外设），随后 HCPU 才能正常使用这些资源。

4.6 日志解读

HCPU 和 LCPU 会通过 console 输出日志。按 2.1 节的方法打开低功耗调试开关后，可以在日志中搜索下列关键字分析流程。

表4‑3：日志关键字解析

日志	含义
gui_suspend	熄屏
gui_resume	亮屏
[pm]S: mode,gtime	进入睡眠；mode=2 表示 LIGHT，4 表示 STANDBY；gtime 单位 32768Hz
[pm]W: gtime	退出睡眠；gtime 单位 32768Hz
[pm]WSR:0xXXX	唤醒原因（按寄存器位含义解析）

gtime 在 HCPU 与 LCPU 侧同步，例如：在 2136602 时刻进入睡眠、2142330 时刻唤醒，则睡眠时长为 sleep_time=(2142330-2136602)/32768=175ms；若 WSR=0x200，表示由 LPSYS 触发的 mailbox 中断唤醒。WSR 每个比特含义参见芯片手册。

../_images/low_power15.png — 图 4.4 低功耗日志示例

HPSYS 的 WSR 含义

比特域	含义
[0]	RTC 唤醒
[1]	GPIO1 唤醒
[2]	LPTIM1 唤醒
[3]	LPCOMP 唤醒
[6]	LPSYS 手动唤醒 HPSYS
[7]	LPSYS 使用 Mailbox 唤醒 HPSYS
[8]	PIN0 唤醒
[9]	PIN1 唤醒
[10]	PIN2 唤醒
[11]	PIN3 唤醒
[12]	PIN4 唤醒
[13]	PIN5 唤醒
[14]	PIN6 唤醒
[15]	PIN7 唤醒
[16]	PIN8 唤醒
[17]	PIN9 唤醒
[18]	PIN10 唤醒
[19]	PIN11 唤醒
[20]	PIN12 唤醒
[21]	PIN13 唤醒
[22]	PIN14 唤醒
[23]	PIN15 唤醒
[24]	PIN16 唤醒
[25]	PIN17 唤醒

LPSYS 的 WSR 含义

比特域	含义
[0]	RTC 唤醒
[1]	GPIO2 唤醒
[2]	LPTIM2 唤醒
[3]	LPCOMP1 唤醒
[4]	LPCOMP2 唤醒
[5]	BT 唤醒
[6]	HPSYS 手动唤醒 LPSYS
[7]	HPSYS 使用 Mailbox 唤醒 LPSYS
[8]	PIN0 唤醒
[9]	PIN1 唤醒
[10]	PIN2 唤醒
[11]	PIN3 唤醒
[12]	PIN4 唤醒
[13]	PIN5 唤醒
[14]	PIN6 唤醒
[15]	PIN7 唤醒
[16]	PIN8 唤醒
[17]	PIN9 唤醒
[18]	PIN10 唤醒
[19]	PIN11 唤醒
[20]	PIN12 唤醒
[21]	PIN13 唤醒
[22]	PIN15 唤醒
[23]	PIN15 唤醒
[24]	PIN16 唤醒
[25]	PIN17 唤醒

表4‑4：55 系列 HPSYS 唤醒 PIN 映射表

唤醒	PIN 含义
PIN0	PA77
PIN1	PA78
PIN2	PA79
PIN3	PA80

表4‑5：55 系列 LPSYS 唤醒 PIN 映射表

唤醒	PIN 含义
PIN0	PB43
PIN1	PB44
PIN2	PB45
PIN3	PB46
PIN4	PB47
PIN5	PB48

表4‑4：58 系列 HPSYS 唤醒 PIN 映射表（部分）

唤醒	PIN 含义
PIN0	PB54
PIN1	PB55
PIN2	PB56
PIN3	PB57

表4‑5：58 系列 LPSYS 唤醒 PIN 映射表（部分）

唤醒	PIN 含义
PIN0	PB32
PIN1	PB33
PIN2	PB34
PIN3	PB35
PIN4	PB36
PIN5	PA50

4.7 常见问题分析

由于进入睡眠模式后 SWD 无法连接，必须使用 UART 作为 console 端口抓取日志分析问题。

4.7.1 是否进入睡眠模式

若满足以下任一条件，很可能 HPSYS 已进入睡眠：

SWD 无法连接
HCPU 的 console 无应答
HCPU 日志出现 “S: mode, gtime”

若满足以下任一条件，很可能 LPSYS 已进入睡眠：

LCPU 的 console 无应答
LCPU 日志出现 “S: mode, gtime”

需确认 LCPU 已打开 Command shell 中的 finsh shell 选项。

也可通过测量芯片电源管脚电压判断当前低功耗模式：

HPSYS 处于 active/sleep/deepsleep：LDO1_VOUT≈1.1V；HPSYS 处于 standby：LDO1_VOUT 逐渐下降至 0V。
LPSYS 处于 active/sleep/deepsleep：LDO2_VOUT 或 BUCK2_VOUT≈0.9V；LPSYS 处于 standby：相应电压逐渐下降至 0V。
进入 hibernate：LDO1_VOUT/LDO2_VOUT/BUCK2_VOUT/VDD_RET 均下降至 0V。

4.7.2 为什么没有进入睡眠模式

进入睡眠判定条件

对应用程序而言，睡眠/工作模式的切换由最低优先级的 IDLE 线程透明控制：当所有高优先级线程无任务时，IDLE 得到调度并检查是否满足以下全部条件，方可进入睡眠：

没有禁止睡眠模式（不存在未释放的 rt_pm_request(PM_SLEEP_MODE_IDLE)）
最近一个将要超时的操作系统定时器时间 > 门限（默认 100ms）
不满足唤醒条件（例如已使能的唤醒源当前未被激活）
发送给小核的数据已被读走（IPC 队列无未消费数据）

睡眠前的定时唤醒配置

进入睡眠前，会依据“最近一个定时器”的超时值配置 LPTIM，使其在该时刻产生中断唤醒大核。例如：最近一个定时器 200ms 后超时，则将 LPTIM 配置为 200ms 后中断，从而保证睡眠期间仍能准时触发 OS 定时器回调。

禁止/释放睡眠接口

应用可在关键区内显式抑制睡眠，驱动框架在外设工作期间也会自动抑制，以避免中断模式下误睡：

// 禁止进入睡眠，直到 release
rt_pm_request(PM_SLEEP_MODE_IDLE);
// ... 关键区/外设操作 ...
rt_pm_release(PM_SLEEP_MODE_IDLE);

定时门限与策略

用户可以参考电源管理中的 configuration`, 对工程打开低功耗的支持，使用不同的低功耗策略，可以进入不同的低功耗模式。系统目前默认的策咯是：

默认策略示例：

static const pm_policy_t default_pm_policy[] =
{
    {15, PM_SLEEP_MODE_LIGHT},                  // 空闲超过 15ms，进入浅睡
#ifdef PM_STANDBY_ENABLE
    {10000, PM_SLEEP_MODE_STANDBY},             // 空闲超过 10s，进入待机
#endif /* PM_STANDBY_ENABLE */
};

常见原因检查（HCPU/LCPU 类似）：

打开 PM 模块并确认宏定义：

#define RT_USING_PM 1
#define BSP_USING_PM 1          // 开启低功耗模式
#define PM_STANDBY_ENABLE 1     // 进入 standby 低功耗
#define BSP_PM_DEBUG 1          // 打开低功耗调试日志

确认 CPU 已空闲并进入 idle 线程：

通过 finsh 命令 list_thread 查看线程状态；除 tshell、tidle 为 ready 外，其他应为 suspend，否则 IDLE 线程无法运行。

../_images/low_power17.png — 图 4.6 list_thread 命令返回的信息

确认未禁止进入睡眠：

在 console 执行 pm_dump；若 “Idle Mode 的 Counter”>0，说明有模块 rt_pm_request(PM_SLEEP_MODE_IDLE) 禁止了睡眠，需对应 rt_pm_release(PM_SLEEP_MODE_IDLE) 解除。

../_images/low_power18.png — 图 4.7 pm_dump 命令返回的信息

确认 OS 定时器超时时间大于睡眠门限：在 console 中发送命令list_timer，显示操作系统的所有已创建的定时器，将 flag 为 activated 定时器的 timeout 值与睡眠门限作比较，若小于睡眠门限，则表示因为该定时器导致无法进入睡眠。操作系统定时器timeout 的单位为 ms。

../_images/low_power19.png — 图 4.8 pm_dump 命令返回的信息

见如下配置,HPSYS 的睡眠门限默认为100ms，LPSYS 的睡眠门限为 10ms

RT_WEAK const pm_policy_t pm_policy[] =
{
#ifdef PM_STANDBY_ENABLE
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    {100, PM_SLEEP_MODE_STANDBY}, //Hcpu 当100ms之内没有定时器唤醒,就进入standby休眠
#else
    {10, PM_SLEEP_MODE_STANDBY}, //Lcpu 当10ms之内没有定时器唤醒,就进入standby休眠
#endif /* SOC_BF0_HCPU */
#elif defined(PM_DEEP_ENABLE)
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    {100, PM_SLEEP_MODE_DEEP}, //Hcpu 当100ms之内没有定时器唤醒,就进入Deep休眠
#else
    {10, PM_SLEEP_MODE_DEEP}, //Lcpu 当10ms之内没有定时器唤醒,就进入Deep休眠
#endif /* SOC_BF0_HCPU */
#else
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    {100, PM_SLEEP_MODE_LIGHT},
#else

若 HCPU 代码中存在 90ms 周期延时，将导致永不睡眠：

while (1)
{
    rt_thread_delay(90); // 90ms delay
}

注意延时函数区别：

HAL 层（延时期间不会切换线程）：

HAL_Delay(10);     // 10ms
HAL_Delay_us(10);  // 10us

RTT 接口（会切到其他线程，可能触发 idle→休眠）：

rt_thread_delay(100); // 100ms

确认不存在未处理的唤醒源：

通过命令读取寄存器核对 WER/WSR：

58 系列WSR地址：

regop unlock 0000
regop read 50040020 1   # LPSYS WSR
regop read 40040020 1   # HPSYS WSR

也可用 Jlink/SifliUsartServer 读取寄存器或通过日志打印：

rt_kprintf("wsr:0x%x,wer:0x%x,\n", hwp_hpsys_aon->WSR, hwp_hpsys_aon->WER); // hcpu
rt_kprintf("wsr:0x%x,wer:0x%x,\n", hwp_lpsys_aon->WSR, hwp_lpsys_aon->WER); // lcpu

常见问题：唤醒 pin 电平配置不当（例如低电平唤醒但电平一直为低）。

确认发给另一核的数据已被读走：

可通过 Ozone 连接、dump 内存用 trace32 查看，或日志打印 ipc_ctx 队列的 read_idx_mirror/write_idx_mirror；不相等表示有未取走数据，会阻断睡眠。

../_images/low_power20.png — 图 4.9 非空环形缓冲的情形

../_images/low_power21.png — 图 4.10 空环形缓冲的情形

示例打印激活队列索引：

for (i = 0; i < IPC_LOGICAL_QUEUE_NUM; i++)
{
    if (ipc_ctx.queues[i].active == true)
    {
        if (ipc_ctx.queues[i].rx_ring_buffer && ipc_ctx.queues[i].tx_ring_buffer)
        {
            LOG_I("ipc_ctx.queues[%d].tx read_idx_mirror=0x%x, write_idx_mirror=0x%x\n",
                  i,
                  ipc_ctx.queues[i].tx_ring_buffer->read_idx_mirror,
                  ipc_ctx.queues[i].tx_ring_buffer->write_idx_mirror);
        }
    }
}

../_images/low_power22.png — 图 4.11 LCPU 未开启 data service 导致通道缺失示例

5 功耗优化方法

5.1 待机漏电分析

当 HPSYS 与 LPSYS 均已进入睡眠，整机功耗优化重点：

屏、传感器、充电 IC 等可拆器件先拆，测最小系统电流；
软件 IO 电平配置不当导致电压差/浮空漏电；
芯片内部 PSRAM/Flash 与外部 NAND/Flash/eMMC 未进入休眠。

若硬件可分路测电流，可定位是 VSYS/ VLDO2/ VLDO3/ VDD_SIP/ VDDIOA 哪路漏电以收敛范围。

5.1.1 外设漏电

常见原因：

板级器件未断电；
板级器件已掉电，但芯片管脚设置不当导致由芯片管脚向板级器件倒灌。

针对 2)，应避免：连接掉电器件的芯片管脚输出高或使能上拉。常用外设在工作/睡眠下的推荐配置如下（外部电路不掉电时无需改变管脚，外部电路掉电时需切换为低功耗配置）。

表 5‑1：管脚推荐设置

外设	管脚	方向	工作状态	睡眠（外部电路不掉电）	睡眠（外部电路掉电）
PSRAM	PSRAM_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PSRAM	PSRAM_CLKB	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PSRAM	PSRAM_CS	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PSRAM	PSRAM_DM0	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PSRAM	PSRAM_DM1	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PSRAM	PSRAM_DQS0	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
PSRAM	PSRAM_DQS1	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
PSRAM	PSRAM_DQx	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
QSPI	QSPIx_CS	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
QSPI	QSPIx_DIO0	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO1	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO2	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO3	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO4	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO5	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO6	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
QSPI	QSPIx_DIO7	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
USART	USARTx_RXD	I	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
USART	USARTx_TXD	O	数字输出	数字输出	数字输出
USART	USARTx_CTS	I	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
USART	USARTx_RTS	O	数字输出	数字输出	数字输出
I2C	I2Cx_SCL	I/O	数字输入	数字输入	数字输入下拉
I2C	I2Cx_SDA	I/O	数字输入	数字输入	数字输入下拉
SPI M	SPIx_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI M	SPIx_CS	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI M	SPIx_DI	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
SPI M	SPIx_DO	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI M	SPIx_DIO	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_CS	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_DIO0	I/O	数字输入下拉	数字输入下拉	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_DIO1	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_DIO2	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_DIO3	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输入下拉
LCDC SPI	LCDCx_SPI_RSTB	O	数字输出	数字输出	GPIO 输出低
LCDC SPI	LCDCx_SPI_TE	I	数字输入	数字输入	GPIO 模式输入下拉
SDIO	SD_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SDIO	SD_CMD	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
SDIO	SD_DIOx	I/O	数字输入上拉	数字输入上拉	数字输入下拉
I2S	I2S1_BCK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
I2S	I2S1_LRCK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
I2S	I2S1_SDI	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
I2S	I2S2_BCK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
I2S	I2S2_LRCK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
I2S	I2S2_SDI	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
I2S	I2S2_SDO	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PDM	PDM_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
PDM	PDM_DATA	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
GPTIM 出	GPTIMx_CHx	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
GPTIM 入	GPTIMx_CHx	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
GPTIM	GPTIMx_ETR	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
GPIO In	GPIO	I	数字输入	数字输入	GPIO 输出低或数字输入下拉
GPIO Out	GPIO	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低

5.1.2 芯片 IO 内部漏电

常见模型（详见 FAQ 8.7/8.8）：

输入管脚悬空（对端设备断电等同悬空）导致不确定电平；
IO 输出电平与内/外部上下拉不匹配。

下图为管脚内部结构（示意功能：DS/OE/O/IE/PE/PS 等）。

../_images/low_power23.png — 图 5.1 管脚内部结构图

5.1.3 芯片内外部存储芯片漏电

PSRAM 进出 Half_sleep 示例：

void BSP_Power_Up(bool is_deep_sleep)
{
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    if (!is_deep_sleep)
    {
#if defined(BSP_USING_PSRAM1)
        rt_psram_exit_low_power("psram1"); // 退出 half_sleep
#endif
    }
    // ...
}

void BSP_IO_Power_Down(int coreid, bool is_deep_sleep)
{
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    if (coreid == CORE_ID_HCPU)
    {
#if defined(BSP_USING_PSRAM1)
        rt_psram_enter_low_power("psram1");  // 进入 half_sleep
#endif
    }
#else
    // ...
#endif
}

Flash 掉电与 Deep Sleep 示例：

HAL_RAM_RET_CODE_SECT(BSP_PowerDownCustom, void BSP_PowerDownCustom(int coreid, bool is_deep_sleep))
{
#ifdef SOC_BF0_HCPU
#ifdef BSP_USING_NOR_FLASH2
    HAL_PMU_ConfigPeriLdo(PMU_PERI_LDO2_3V3, false, true); // 关闭 nor flash 供电

    HAL_PIN_Set(PAD_PA16, GPIO_A16, PIN_PULLDOWN, 1); // 断电后将 IO 改为下拉
    HAL_PIN_Set(PAD_PA12, GPIO_A12, PIN_PULLDOWN, 1);
    HAL_PIN_Set(PAD_PA15, GPIO_A15, PIN_PULLDOWN, 1);
    HAL_PIN_Set(PAD_PA13, GPIO_A13, PIN_PULLDOWN, 1);
    HAL_PIN_Set(PAD_PA14, GPIO_A14, PIN_PULLDOWN, 1);
    HAL_PIN_Set(PAD_PA17, GPIO_A17, PIN_PULLDOWN, 1);

    HAL_PIN_Set(PAD_PA35, GPIO_A35, PIN_PULLDOWN, 1);
    HAL_PIN_Set(PAD_PA36, GPIO_A36, PIN_PULLDOWN, 1);
#elif defined(BSP_USING_NOR_FLASH1)
    FLASH_HandleTypeDef *flash_handle;
    flash_handle = (FLASH_HandleTypeDef *)rt_flash_get_handle_by_addr(MPI1_MEM_BASE);
    HAL_FLASH_DEEP_PWRDOWN(flash_handle); // nor flash 进入 deep sleep；IO 状态无需修改
    HAL_Delay_us(3);
#endif /* BSP_USING_NOR_FLASH2 */
#else
    { ; }
#endif
}

HAL_RAM_RET_CODE_SECT(BSP_PowerUpCustom, void BSP_PowerUpCustom(bool is_deep_sleep))
{
#ifdef SOC_BF0_HCPU
    if (!is_deep_sleep)
    {
#ifdef BSP_USING_NOR_FLASH2
        HAL_PIN_Set(PAD_PA16, MPI2_CLK,  PIN_NOPULL,   1); // 先恢复 IO 到工作态再上电
        HAL_PIN_Set(PAD_PA12, MPI2_CS,   PIN_NOPULL,   1);
        HAL_PIN_Set(PAD_PA15, MPI2_DIO0, PIN_PULLDOWN, 1);
        HAL_PIN_Set(PAD_PA13, MPI2_DIO1, PIN_PULLDOWN, 1);
        HAL_PIN_Set(PAD_PA14, MPI2_DIO2, PIN_PULLUP,   1);
        HAL_PIN_Set(PAD_PA17, MPI2_DIO3, PIN_PULLUP,   1);

        HAL_PIN_Set(PAD_PA35, GPIO_A35, PIN_PULLUP, 1);
        HAL_PIN_Set(PAD_PA36, GPIO_A36, PIN_PULLUP, 1);

        HAL_PMU_ConfigPeriLdo(PMU_PERI_LDO2_3V3, true, true); // 打开 nor flash 供电
        BSP_Flash_hw2_init(); // 断电后需重新初始化 nor flash
#elif defined(BSP_USING_NOR_FLASH1)
        FLASH_HandleTypeDef *flash_handle;
        flash_handle = (FLASH_HandleTypeDef *)rt_flash_get_handle_by_addr(MPI1_MEM_BASE);
        HAL_FLASH_RELEASE_DPD(flash_handle); // 退出 deep sleep
        HAL_Delay_us(20); // 具体延时参见芯片手册 tRES1
#endif
    }
    else if (PM_STANDBY_BOOT == SystemPowerOnModeGet())
    {
    }
#elif defined(SOC_BF0_LCPU)
    { ; }
#endif
}

注意：XIP 运行在 nor flash 的情况下，操作 nor flash 休眠/唤醒的代码需放 RAM（HAL_RAM_RET_CODE_SECT）。

5.2 代码实现

管脚配置代码位于开发板的 pinmux.c 与 bsp_power.c。需依据 IO 定义与硬件实现 BSP_PIN_Init、BSP_Power_Up、BSP_IO_Power_Down 等接口。

5.2.1 工作状态管脚设置

BSP_PIN_Init 在冷启动与 STANDBY 唤醒后都会执行一次，可在其中设定工作态的功能/输入输出模式。例如将 PB46 配为 USART3_RX，数字输入上拉：

HAL_PIN_Set(PAD_PB46, USART3_RXD, PIN_PULLUP, 0);

对于输出 IO，若仅配置为 PIN_NOPULL 且未设置 GPIO 输出，将导致“默认输入态”而悬空漏电。需设置输出电平，例如：

HAL_PIN_Set(PAD_PA35, GPIO_A35, PIN_NOPULL, 1);
// 随后请配置为明确高/低电平输出，或在需要时 HAL_GPIO_DeInit 恢复输入态

5.2.2 睡眠状态管脚设置

在 bsp_power.c中可实现以下虚函数，用于进出睡眠时动态切换管脚设置：

表 5‑2：睡眠状态的管脚设置 API

函数名	说明
BSP_IO_Power_Down	进入睡眠前执行
BSP_Power_Up	唤醒后执行（STANDBY 唤醒在 `BSP_PIN_Init` 后）
BSP_TP_PowerDown	熄屏后执行
BSP_TP_PowerUp	亮屏前执行
BSP_LCD_PowerDown	熄屏后执行
BSP_LCD_PowerUp	亮屏前执行

如果板级器件的掉电和上电控制都伴随睡眠进行，可以在 BSP_IO_Power_Down 中将板级器件断电并修改相应的管脚设置，反向操作则在 BSP_Power_Up 中完成。但这种方法的缺点是控制不够精细，比如熄屏后，可能过一段时间 HPSYS 才会进入睡眠，在此之前如果仍旧给 LCD 供电的话就会增加耗电，或者当 HPSYS 被唤醒执行一段时间任务但又不需要亮屏时，如果在 BSP_Power_Up 中就打开屏幕的供电，也会增加耗电。为此，用户可以在 BSP_IO_Power_Down 和 BSP_Power_Up 中实现更复杂的控制逻辑。以屏幕与触控为例，将屏幕与触控的掉电处理放在 BSP_TP_PowerDown 和 BSP_LCD_PowerDown 中，这样一旦熄屏后屏幕与触控芯片即可马上断电，而在 BSP_Power_Up 里需要再次调用 BSP_TP_PowerDown 和 BSP_LCD_PowerDown，这样即使 HPSYS 被唤醒，也可以将管脚的设置恢复到掉电状态，如果满足了亮屏条件，系统会在亮屏前调用 BSP_TP_PowerUp 和 BSP_LCD_PowerUp 恢复屏幕与触控的供电与工作状态下的管脚设置。

调用顺序与 coreid 说明：

void BSP_IO_Power_Down(int coreid, bool is_deep_sleep) 会在 HCPU 进入睡眠前被调用两次：
- 第一次 coreid=CORE_ID_LCPU：在撤销 LCPU 唤醒请求之前执行，用于关闭“由 HCPU 使用的 LCPU 外设相关管脚”。撤销后 LCPU 可能进入低功耗，HCPU 将无法再访问 LCPU 电源域寄存器。
- 第二次 coreid=CORE_ID_HCPU：在 HCPU 真正入睡前执行，用于关闭 HCPU 自身使用的其他管脚。
在 LCPU 工程中，该函数在 LCPU 入睡前调用一次，用于关闭 LCPU 使用的管脚。
不同外设的低功耗管脚配置不同。一般应关闭上/下拉以避免回路漏电；管脚输出高低取决于板级设计（是否与外设上电状态匹配）。

5.3 休眠流程

5.4 Hibernate 关机漏电分析

5.4.1 Hibernate 关机流程

进入 Hibernate：调用 HAL_PMU_EnterHibernate()。休眠前需配置好 Hibernate 下 PMU 的唤醒 PIN 与电平。56/58 系列因 Hibernate 下新增 PMU 上下拉系统，建议用 HAL_PIN_Set 配置唤醒 PIN 上下拉。

Hibernate 唤醒：按下唤醒 PIN 后唤醒。可用 PM_HIBERNATE_BOOT == SystemPowerOnModeGet() 判断是否为 hibernate boot，并结合按键时间判断是否开机。

5.4.2 Hibernate 关机配置

进入 Hibernate 前：

调用 HAL_PMU_EnterHibernate()；
配置 PMU 唤醒 PIN 与电平，确保可被唤醒；

58/56/52 系列：Hibernate 下 PMU 侧提供上下拉（hwp_rtc->PAWK1R/PAWK2R），建议 HAL_PIN_Set 配置；
hwp_pmuc->WKUP_CNT 可配置外部信号持续时间门限（限 58/56/52 系列）。

注意：

58/56/52 系列：同时仅允许 2 个唤醒源 pin0/pin1，需用 HAL_PMU_SelectWakeupPin 指定映射；

Hibernate 唤醒判断：

if (PM_HIBERNATE_BOOT == SystemPowerOnModeGet())
{
    // 根据按键持续时间等决定是否开机
}