Linux standby开发指南

嵌入式Linux那些事 2023-03-06 943

嵌入式Linux那些事

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描述

 

Linux standby 开发指南

 

1 前言

1.1 文档简介

介绍 Standby 模块配置和调试方法。

 

1.2 目标读者

Standby 模块开发、维护人员。

 

1.3 适用范围

表 1-1: 适用产品列表

产品名称 内核版本 驱动文件
T509 Linux-4.9 kernel/power/*
MR813 Linux-4.9 kernel/power/*
R818 Linux-4.9 kernel/power/*
A133 Linux-4.9 kernel/power/*
H616 Linux-4.9 kernel/power/*
T507 Linux-4.9 kernel/power/*
R328 Linux-4.9 kernel/power/*
T3 Linux-4.9 kernel/power/*
V853 Linux-4.9 kernel/power/*

 

2 模块介绍

2.1 模块功能介绍

• 休眠唤醒指系统进入低功耗和退出低功耗模式，一般称之为 Standby。standby 分为 super standby 和 normal standby，区别是 cpu 是否掉电。

• 假关机是类似 standby 的一种低功耗模式。进入假关机，系统会先复位，再进入低功耗模式，等待唤醒源；检测到唤醒源，系统退出假关机，直接从低功耗模式复位重启。适用于 OTT 类产品代替常规的关机，实现红外/蓝牙开机功能。

 

2.2 相关术语介绍

表 2-1: 术语介绍

术语 说明
Super standby Vdd_cpu 掉电或 Core 掉电，dram 进入 self refresh 状态
Normal standby CPUX WFI，dram 进入 self refresh 状态
Fake Poweroff 假关机，类似 standby，主要区别是系统退出假关机会重启，而不是唤醒
SCP/CPUS 全志平台辅助进行电源管理的协处理器

 

2.3 模块配置介绍

2.3.1 Device Tree 配置说明

设备树中存在的是该类芯片所有平台的模块配置，设备树文件的路径为：kernel/linux-4.9/arch/arm64（32 位平台为 arm）/boot/dts/sunxi/CHIP.dtsi(CHIP 为研发代号，如sun50iw10p1 等)。Standby 模块在 dtsi 中无用户可用配置。

 

2.3.2 board.dts 配置说明

board.dts 用于保存每一个板级平台的设备信息（如 demo 板，perf1 板等），里面的配置信息会覆盖上面的 Device Tree 默认配置信息。

• standby 参数配置

描述系统资源的相关信息。例如，“vdd-cpu = <0x00000006>;”，其中各个 bit 代表 PMU 的各路供电，则 vdd-cpu 使用 PMU的第二、三路供电。

“osc24m-on = <0x1>;”，表示系统休眠后 osc24m 是否关闭，0x0 表示关闭，0x1 表示不关闭。

standby_param: standby_param {

    vdd-cpu = <0x00000006>;

    vdd-sys = <0x00000008>;

    vcc-pll = <0x00000100>;

    osc24m-on = <0x1>;

    ...

};

注：由于 r528/v853 部分方案, 没有外挂 PMU，即硬件上不支持 vdd-sys/vdd-cpu 掉电，故R528/v853 board.dts 不需要该信息（standby_param）。

 

• 唤醒源配置

以 RTC 模块为例，RTC 驱动支持通过 “wakeup-source” 配置是否作为唤醒源；在 RTC 模块节点下添加 “wakeup-source” 属性，则可以设置为唤醒源。

rtc: rtc@07000000 {

    compatible = "allwinner,sunxi-rtc";

    device_type = "rtc";

    wakeup-source;

    ...

};

 

• GPIO 为唤醒源配置

下面以 gpio-key 驱动为例, 演示一下 gpio 作为 wakeup-source 的代码编写:

keys {

    compatible = "gpio-keys";

    status = "okay";

    wakeup {

        wakeup-source; (1)

        gpios = <&pio PH 9 6 2 2 1>; (2)

        label = "wakeup";

        linux,code = ;

    };

};

1.wakeup-source:device的wakeup source属性.需要设备驱动自己去解析该属性,如果有,则表示设备具有wakeup source功能.

2.gpios:配置gpio的mux,pull,drive,data等属性,如上的配置代表把PH9设置为6号功能(中断功能),下拉,驱动能力为2,data值为1.

• 假关机参数配置

描述系统关机的方式及假关机时需要用到的系统资源。如：

    box_start_os0 {

        compatible = "allwinner,box_start_os";

        start_type = <0x1>;

        irkey_used = <0x0>;

        pmukey_used = <0x0>;

        pmukey_num = <0x0>;

        led_power = <0x0>;

        led_state = <0x0>;

        pinctrl-0 = <&standby_blue>;

        pinctrl-1 = <&standby_red>;

        pinctrl-2 = <&standby_bt>;

        /*pinctrl-3 = <&standby_bt>;*/

    }

    ...

    s_cir0 {

        s_cir0_used = <1>;

        ir_power_key_code0 = <0x40>;

        ir_addr_code0 = <0xfe01>;

        ir_power_key_code1 = <0x1a>;

        ir_addr_code1 = <0xfb04>;

        ir_power_key_code2 = <0xf2>;

        ir_addr_code2 = <0x2992>;

        ir_power_key_code3 = <0x57>;

        ir_addr_code3 = <0x9f00>;

        ir_power_key_code4 = <0xdc>;

        ir_addr_code4 = <0x4cb3>;

        ir_power_key_code5 = <0x18>;

        ir_addr_code5 = <0xff00>;

        ir_power_key_code6 = <0xdc>;

        ir_addr_code6 = <0xdd22>;

        ir_power_key_code7 = <0x0d>;

        ir_addr_code7 = <0xbc00>;

        ir_power_key_code8 = <0x4d>;

        ir_addr_code8 = <0x4040>;

        wakeup-source;

    }

“start_type = <0x1>;”，0x0 代表当系统启动时检测到是适配器上电启动则进入假关机（H700 TV）；0x1 不做适配器上电检测判断，按普通的假关机判断流程；

“irkey_used = <0x0>;”，当前代码并未解析该节点，为无用节点，不影响假关机流程；

“pmukey_used = <0x0>;”，当前代码并未解析该节点，为无用节点，不影响假关机流程；

“pmukey_num = <0x0>;”，当前代码并未解析该节点，为无用节点，不影响假关机流程；

“led_power = <0x0>;”，当前代码并未解析该节点，为无用节点，不影响假关机流程；

“led_state = <0x0>;”，当前代码并未解析该节点，为无用节点，不影响假关机流程；

“pinctrl-0 = <&standby_blue>;”，LED 显示需要用到的 pinctrl 配置（其中一种颜色）；

“pinctrl-1 = <&standby_red>;”，LED 显示需要用到的 pinctrl 配置（其中一种颜色）；

“pinctrl-2 = <&standby_bt>;”，外部唤醒源（如蓝牙/wifi/rtc 模块）唤醒系统时拉对应 gpio，高脉冲有效，高脉冲持续时间需要大于 200 ms；

“pinctrl-3 = <&standby_bt>;”，外部唤醒源（如蓝牙/wifi/rtc 模块）唤醒系统时拉对应 gpio，低脉冲有效，低脉冲持续时间需要大于 200 ms；

“ir_power_key_code = <0x40>;”，ir 模块特定数据的码值，根据方案需求进行配置；

“ir_addr_code = <0xfe01>;”，ir 模块特定地址的码值，根据方案需求进行配置。

 

 

表 2-2: 平台支持唤醒源列表

平台/唤醒源 非CPUS域GPIO CPUS域GPIO POWER-KEY RTC USB 红外 蓝牙/WiFi MAD
T509 不支持 super standby super standby super standby super standby 不支持 super standby 不支持
H616 normal standby 不支持 normal standby normal standby normal standby normal standby normal standby 不支持
V853 normal standby 不支持 super standby super standby super standby 不支持 normal standby 不支持
T113 normal standby 不支持 不支持 normal standby 不支持 不支持 normal standby 不支持

 

 

2.3.3 kernel menuconfig 配置说明

linux-4.9 内核版本：在命令行中进入 linux 目录，执行 make ARCH=arm64 menuconfig(32 位系统为 make ARCH=arm menuconfig) 进入配置主界面 (Linux-5.4 内核版本执行：./build.sh menuconfig)，并按以下步骤作。

• 内核 PSCI 选项

Kernel Features --->

    [*] Support for the ARM Power State Coordination Interface (PSCI)

• 内核 CPUIDLE 相关选项（可选）

CPU Power Management --->

    CPU Idle --->

        [*] CPU idle PM support

        ARM CPU Idle Drivers --->

            [*] Generic ARM/ARM64 CPU idle Driver

• 内核 POWER 相关选项

Power management options --->

    [*] Suspend to RAM and standby

    [ ] Opportunistic sleep

    [*] User space wakeup sources interface

    (100) Maximum number of user space wakeup sources (0 = no limit)

    -*- Device power management core functionality

    [*] Power Management Debug Support

    [*] Extra PM attributes in sysfs for low-level debugging/testing

• 内核 FAKE_POWEROFF 相关选项

Device Drivers --->

    [*] Real Time Clock --->

        [*] support ir fake poweroff

 

 

2.3.4 uboot-2018 配置

• uboot-2018 FAKE_POWEROFF 相关配置

在平台的 defconfig 中，将 CONFIG_ATF_BOX_STANDBY 配置为 Y

CONFIG_ATF_BOX_STANDBY = Y;

 

 

2.4 源码结构介绍

Standby 的源代码位于内核 kernel/power/目录下：

kernel/power/    ├── autosleep.c    ├── console.c    ├── hibernate.c    ├── Kconfig    ├── main.c    ├── Makefile    ├── modules.builtin    ├── modules.order    ├── power.h    ├── poweroff.c    ├── process.c    ├── qos.c    ├── snapshot.c    ├── suspend.c    ├── suspend_test.c    ├── swap.c    ├── user.c    ├── wakelock.c    └── wakeup_reason.c

 

2.5 驱动框架介绍

休眠唤醒指系统进入低功耗和退出低功耗模式，一般称之为 Standby。休眠过程由应用发起，经由内核的电源管理框架来进行休眠唤醒管理工作，如果存在 CPUS（一颗集成在 IC 内部的对电源进行管理的 openrisc 核，是 SoC 内置的超低功耗硬件管理模块），最终会传递到到 CPUS。因此休眠唤醒类出现问题的可能为应用层、内核层、CPUS 层，如果不存在 CPUS，则 CPU 进入WFI。休眠唤醒流程图如下，虚线部分为部分内核实现。

模块

图 2-1: standby 驱动总体结构

模块

图 2-2: linux standby 流程

 

3 FAQ

3.1 调试方法

3.1.1 调试节点

• pm_test 节点

该节点可用于测试 linux 部分休眠唤醒功能。Eg：echo x > /sys/power/pm_test。

Freezer：表明，任务冻结后，等待 5s，即返回，执行唤醒动作。

Devices: 表明，设备冻结后，等待 5s, 即返回，执行唤醒动作。

Platform：在 a1x, a2x, a3x 上，与 devices 相同；

Processors: 冻结 non-boot cpu 后，等待 5s, 即返回，执行唤醒动作。

Core: 冻结 timer 等系统资源后，等待 5s, 即返回，执行唤醒动作。

None: 表明，整个休眠流程全部走完，等待唤醒源唤醒。

• wake_lock 节点

该节点可查看安卓系统 wake lock 状态，安卓系统在持锁时不会进入深度睡眠流程 (Suspend-to-mem)。Eg: cat /sys/power/wake_lock。

• wakeup_sources 节点

该节点可查看系统唤醒源的情况。Eg：cat /sys/kernel/debug/wakeup_sources。

 

3.2 常见问题

3.2.1 系统被错误唤醒

3.2.1.1 系统被定时器唤醒

问题现象

休眠后，自动被唤醒，过会自动进入休眠，屏幕黑屏，串口有输出。

问题分析

系统休眠后自动被唤醒，原因可能是，某些应用或者后台进程，通过设置闹钟的方式，定时唤醒系统。

当出现如下打印，表示 Linux 已经休眠完成，准备进入 CPUS 休眠阶段：

[ 3465.885063] PM: noirq suspend of devices complete after 16.487 msecs [ 3465.892225] Disabling non-boot CPUs ... ......

当出现以上打印后自动唤醒，则查看如下打印：

[ 3466.063570] wake up source:0x80000 //H3 linux4.4平台 [21676.174594] [pm]platform wakeup, standby wakesource is:0x100000 //H5/H6 linux-3.10平台 后面的数字代表唤醒源，根据数字定位唤醒源，定位唤醒源后再判断为何被唤醒。 WAKEUP_SRC is as follow: CPUS_WAKEUP_LOWBATT bit 0x1000 CPUS_WAKEUP_USB bit 0x2000 CPUS_WAKEUP_AC bit 0x4000 CPUS_WAKEUP_ASCEND bit 0x8000 CPUS_WAKEUP_DESCEND bit 0x10000 CPUS_WAKEUP_IR bit 0x80000 CPUS_WAKEUP_ALM0 bit 0x100000 CPUS_WAKEUP_HDMI_CEC bit 0x100000

使用范围适用于非 psci1.0 版本，详见 dts 文件 psci 节点配置。

常见场景：android 某些应用或者后台进程，会通过设置闹钟的方式，定时唤醒系统，当判断唤醒源为 0x100000 时，大多数为该原因导致。

问题解决

确认是某些应用或者后台进程设置闹钟定时唤醒系统，方案开发人员可以自行解决。

 

3.2.1.2 系统被其他唤醒源唤醒

问题现象

休眠后，被异常唤醒。

问题分析

系统休眠后被异常唤醒，原因可能是，被其他非预期的唤醒源唤醒。

查看唤醒源。对应的代码路径在：lichee/linux4.9/include/linux/power/aw_pm.h

/* the wakeup source of assistant cpu: cpus */ #define CPUS_WAKEUP_HDMI_CEC (1<<11) #define CPUS_WAKEUP_LOWBATT (1<<12) #define CPUS_WAKEUP_USB (1<<13) #define CPUS_WAKEUP_AC (1<<14) #define CPUS_WAKEUP_ASCEND (1<<15) #define CPUS_WAKEUP_DESCEND (1<<16) #define CPUS_WAKEUP_SHORT_KEY (1<<17) #define CPUS_WAKEUP_LONG_KEY (1<<18) #define CPUS_WAKEUP_IR (1<<19) #define CPUS_WAKEUP_ALM0 (1<<20) #define CPUS_WAKEUP_ALM1 (1<<21) #define CPUS_WAKEUP_TIMEOUT (1<<22) #define CPUS_WAKEUP_GPIO (1<<23) #define CPUS_WAKEUP_USBMOUSE (1<<24) #define CPUS_WAKEUP_LRADC (1<<25) #define CPUS_WAKEUP_WLAN (1<<26) #define CPUS_WAKEUP_CODEC (1<<27) #define CPUS_WAKEUP_BAT_TEMP (1<<28) #define CPUS_WAKEUP_FULLBATT (1<<29) #define CPUS_WAKEUP_HMIC (1<<30) #define CPUS_WAKEUP_POWER_EXP (1<<31) #define CPUS_WAKEUP_KEY (CPUS_WAKEUP_SHORT_KEY | CPUS_WAKEUP_LONG_KEY)

查看关键打印：

platform wakeup, standby wakesource is:0x800000

此时对应的是 gpio 唤醒。

问题解决

确认是其他非预期的唤醒源唤醒系统，方案开发人员可以自行解决。

 

3.2.2 系统不能被唤醒

3.2.2.1 休眠后无法唤醒

问题现象

系统休眠后无法唤醒。

 

问题分析

系统休眠后无法唤醒，原因可能有：

• 模块休眠失败。

查看是否模块休眠失败，输入以下命令，确认是否在内核休眠唤醒模块出异常。

echo N > /sys/module/printk/parameters/console_suspend echo 1 > /sys/power/pm_print_times

• 若上述无异常打印，则认为是 Linux 后的阶段出现异常。

不断电重启系统，将启动时候的 RTC 寄存器的信息发给休眠模块负责人，根据 RTC 寄存器信息判断。

[2341]HELLO! pmu_init stub called! [2645]set pll start [2648]set pll end [2649]try to probe rtc region [2652]rtc[0] value = 0x00000000 [2655]rtc[1] value = 0x000000e0 [2658]rtc[2] value = 0xf1f18000 [2661]rtc[3] value = 0x0000000f [2663]rtc[4] value = 0x00000000 [2666]rtc[5] value = 0x00000000

问题解决

• 模块休眠失败。确认是模块休眠失败，方案开发人员可以自行解决。

• Linux 后的阶段出现异常。将复位重启时的 RTC 寄存器信息发给相关负责人。

 

3.2.2.2 唤醒源不支持唤醒

问题现象

休眠后，唤醒源无法唤醒系统，串口没有输出。

问题分析

休眠后，唤醒源无法唤醒，可能是唤醒源不支持。

• cpus 休眠后异常。

当出现如下打印时表示 Linux 休眠已经完毕，此时唤醒不了，则可能是 cpus 退出休眠失败，或者唤醒源不对。

[ 3465.885063] PM: noirq suspend of devices complete after 16.487 msecs [ 3465.892225] Disabling non-boot CPUs ... ......

通过以下手段可以判断 cpus 休眠后是否正常运行，以下命令表示休眠后 cpus 过一定时间软件自动唤醒。

如果串口能正常打印，wake up source 为 0x400000，则表示 cpus 是正常运行的，这时应该排查一下系统是否支持相应的唤醒源。

• 唤醒源不支持。

确认唤醒源不支持的情况。

问题解决

• cpus 休眠后异常。

将复位重启时的 RTC 寄存器信息发给相关负责人。

• 唤醒源不支持。

将唤醒源的情况发给相关负责人。

 

3.2.2.3 红外遥控器不能唤醒系统

问题现象

红外遥控不能唤醒系统。

问题分析

红外遥控唤醒需要配置唤醒源。

问题解决

红外遥控器默认支持 NEC 红外协议遥控器唤醒，也支持 RC5 红外协议遥控器唤醒，但是需要在sys_config.fex 进行配置，配置如下：

;-------------------------------------------------------------------------------- ;ir --- infra remote configuration ;ir_protocol_used : 0 = NEC / 1 = RC5 ;-------------------------------------------------------------------------------- [s_cir0] s_cir0_used = 1 ir_used = 1 ir_protocol_used = 0 //置为0 支持NEC 红外协议遥控唤醒，配置为0 支持RC5 红外协议遥控唤醒

 

对于同一协议的红外遥控器，能支持唤醒的个数也是有限的，具体在 sys_config.fex 配置 s_cir0 节点。

ir_power_key_code0 = 0x57 //遥控POWER 值 ir_addr_code0 = 0x9f00    //遥控设备码 ir_power_key_code1 = 0x1a ir_addr_code1 = 0xfb04

 

3.2.2.4 USB设备不能唤醒系统

问题现象

USB 不能唤醒系统。

问题分析

USB 需要设置为唤醒源。

问题解决

USB 设备唤醒需要系统支持 USB_STANDBY，需要在 sys_config.fex 配置 usbc* 节点。需要

注意 [usbc0] usb_wakeup_suspend = 1 //1 表示支持 USB0 唤醒，0 表示屏蔽该唤醒源。

 

3.2.2.5 hdmi_cec 不能唤醒系统

问题现象

HDMI 不能唤醒系统。

问题分析

HDMI 需要设置为唤醒源。

问题解决

需要在 sys_config.fex 配置 hdmi 节点。

[hdmi] hdmi_cec_support = 1 hdmi_cec_super_standby = 1

 

3.2.2.6 cpus 退出休眠失败

问题现象

休眠后，无法唤醒，串口没有输出。

 

问题分析

可能是 cpus 退出休眠失败。

如果通过写 time_to_wakeup 命令，系统没法正常唤醒，则考虑是 cpus 退出休眠失败的了，这时需要短接 reset 脚重启系统（注意不是完全断电，完全断电将无法保留 RTC 值），然后将 boot 阶段打印的 RTC 码值发送给休眠唤醒负责人，定位问题。

[2341]HELLO! pmu_init stub called! [2645]set pll start [2648]set pll end [2649]try to probe rtc region [2652]rtc[0] value = 0x00000000 [2655]rtc[1] value = 0x000000e0 [2658]rtc[2] value = 0xf1f18000 [2661]rtc[3] value = 0x0000000f [2663]rtc[4] value = 0x00000000 [2666]rtc[5] value = 0x00000000

问题解决

• 确认是否 dram 错误。

• 确认是否上下电时序错误。

• 将复位重启时的 RTC 寄存器信息发给相关负责人。

 

3.2.3 系统无法休眠

3.2.3.1 系统持锁无法休眠

问题现象

系统持锁，suspend 失败。

问题分析

suspend 失败，可能是系统持锁阻止休眠。

问题解决

• 安卓查看是否有持锁相关信息：

dumpsys power | grep PART

• 内核中是否有相关持锁信息：

cat /sys/kernel/debug/wakeup_sources

查看 active_since 项，若对应模块不为 0，则该模块一直阻止系统进入休眠，查看该模块是否异常；

cat /sys/power/wake_lock

查看是否有安卓申请的锁。

• Linux devices driver suspend 失败：

 

3.2.3.2 Android 系统持锁无法休眠

问题现象

定时休眠到时后，屏幕亮屏，串口可以输入，系统无法休眠。

问题分析

系统无法休眠，确认 Android 是否支持，是否禁止定时休眠。

串口输入 dumpsys power，查看如下打印。如果发现 mStayOn=true，则系统是不支持定时休眠功能，可以将该属性设置成 false；另外 screen off timeout 表示休眠时间，可通过该值判断你设置的定时时间是否正确；如果是 androidN ，screen off timeout 还取决于 Sleep timeout，Sleep timeout 的值比 Screen off timeout 小时，系统取 Sleep timeout 当做定时休眠的时间，当 Sleep timeout 为-1 时，也表示系统无法定时休眠。如果是以上情况可咨询 android 系统的同事，修改相应的属性。

Power Manager State: ...... mStayOn=true //true 保持常亮，false 可以支持定时休眠 Sleep timeout: -1 ms //只有androidN 平台无该该值，定时休眠时间 Screen off timeout: 1800000 ms //定时灭屏时间 Screen dim duration: 7000 ms //屏保时间

常见场景：eng 固件开发阶段为了测试长时间老化的测试项，会禁止系统定时进入休眠。

问题解决

确认是 Android 系统持锁阻止休眠，方案开发人员可以自行解决。

 

3.2.4 休眠唤醒过程中挂掉

3.2.4.1 分阶段过程挂掉

问题现象

在 Linux 某个阶段出现的休眠或者唤醒失败。

问题分析

打开内核选项

CONFIG_PM_DEBUG=y

 

查看具体失败在哪个阶段：

echo freezer > /sys/power/pm_test 查看 freezer 阶段是否正常；

echo devices > /sys/power/pm_test 查看 freezer/devices 阶段是否正常；

echo platform > /sys/power/pm_test 查看 freezer/devices/platform 阶段是否正常；

echo processors > /sys/power/pm_test 查看 freezer/devices/platform/processors 阶段是否正常；

echo core > /sys/power/pm_test 查看 freezer/devices/platform/processors/core 阶段是否正常；

echo mem > /sys/power/state 测试分阶段休眠唤醒。

问题解决

确认是哪个阶段出现的休眠或者唤醒失败，方案开发人员可以自行解决。

　　审核编辑：汤梓红
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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