低功耗开发指南¶

1 简介¶

本文介绍了如何在客户硬件平台上基于 SiFli MCU 芯片的低功耗调试过程。 SiFli MCU 芯片为双核 Cortex-M33 STAR SoC 芯片。大核 HCPU 工作频率为 0~240MHz，属于 HPSYS 子系统，适用于进行图形、音频、神经网络等高性能运算；小核 LCPU 工作频率为 0~48MHz，属于 LPSYS 子系统，适用于运行蓝牙、传感器收集与运算等任务。

2 配置低功耗模式¶

2.1 打开低功耗模式¶

在 HCPU 和 LCPU 的工程目录下运行 menuconfig 打开软件配置菜单
进入 SiFli Middleware，选中“Enable Low Power Support”，打开中间件的低功耗模式支持，“Enable PM Debug”为调试开关，如图2-1,打开则会输出低功耗相关的日志，日志具体说明参考3.3节;

图 2-1: Middleware Low Power 配置菜单
进入 RTOS → RT-Thread Components → Device Drivers，“Using Power Management Device Drivers”为操作系统的低功耗服务选项，因为已经打开了中间件的低功耗支持，该选项已默认选中。“Enable Standby Mode”用于配置系统是否可进入 STANDBY 低功耗模式，选中则可以进入 STANDBY 模式，如图2-2,未选中则只能进入 LIGHT低功耗模式。需要注意，如果 LCPU 打开了 STANDBY 模式，那么 HCPU 也必须打开 STANDBY 模式。

图 2-2: Device Driver Low Power 配置菜单
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_DEEP_ENABLE 1 //52 MCU建议用DEEP休眠模式
#define PM_STANDBY_ENABLE 1 //55,58,56建议用STANDBY休眠模式
#define BSP_USING_PM 1  //启动PM模块
#define BSP_PM_DEBUG 1 //打印PM[S],[W]的log

2.2 关闭低功耗模式¶

在 HCPU 和 LCPU 的工程目录下运行 menuconfig 打开软件配置菜单
进入 SiFli Middleware，不勾选“Enable Low Power Support”，关闭中间件的低功耗模式支持
进入 RTOS → RT-Thread Components → Device Drivers，不勾选“Using Power Management Device Drivers”，关闭操作系统的低功耗服务。

2.3 按键唤醒配置¶

配置方法参照SDK\example\rt_device\pm\common例程

待机唤醒配置(可以用于standby/deep/light唤醒)

如下是hal层的待机唤醒API函数示例,如果IO唤醒需要处理事件,需要再配置GPIO中断:

HAL_HPAON_EnableWakeupSrc(HPAON_WAKEUP_SRC_PIN3, AON_PIN_MODE_LOW); //55x PA80 #WKUP_A3
HAL_LPAON_EnableWakeupSrc(LPAON_WAKEUP_SRC_PIN5, AON_PIN_MODE_NEG_EDGE);//55x PB48 #WKUP_PIN5
//配置是否生效,可以对照芯片手册查看对应的寄存器:
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(可以用于hibernate唤醒)

55系列MCU，Hibernate下，只有Lcpu的唤醒PIN0-5才具有唤醒功能，具体查看55系列用户手册PMUC WER寄存器配置 55系列以后的MCU，允许同时存在两个唤醒源PIN0和PIN1，每一个唤醒源可以指定到任意Hcpu/Lcpu的唤醒PIN，具体配置查看用户手册PMUC CR寄存器配置
如下是hal层的关机唤醒API函数示例:

//55x配置方法:
HAL_PMU_EnablePinWakeup(5, AON_PIN_MODE_NEG_EDGE); //55x PB48 #WKUP_PIN5
//配置是否生效,可以对照芯片手册查看对应的寄存器:
rt_kprintf("CR:0x%x,WER:0x%x\n",hwp_pmuc->CR,hwp_pmuc->WER);
//58x,58x,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跑，唤醒PIN和电平模式由PMU寄存器来控制,相关配置是否生效，可以打印对应PMU的WER, CR寄存器值对照查看;
注意:
如果一个IO口，需要待机和关机都需要唤醒，上述两者都需要配置;

3 低功耗模式调试方法¶

3.1 低功耗模式¶

HPSYS 和 LPSYS 均支持以下四种低功耗模式，方案中仅使用了 IDLE、LIGHT 和 STANDBY 三种模式

PM_SLEEP_MODE_IDLE：
CPU 停在 WFI 或 WFE 指令，系统有高速时钟，外设可以工作，所有中断都能唤醒系统退出 WFI 或 WFI 指令
PM_SLEEP_MODE_LIGHT：
子系统进入 LIGHT 低功耗模式，系统高速时钟关闭，切换到 32K 时钟，外设停止工作，CPU 与外设均不掉电，可被有限的唤醒源唤醒
PM_SLEEP_MODE_DEEP：
子系统进入 DEEP 低功耗模式，供电切换到 RET_LDO，系统高速时钟关闭，切换到 32K 时钟，外设停止工作，CPU 与外设均不掉电，可被有限的唤醒源唤醒
PM_SLEEP_MODE_STANDBY：
子系统进入 STANDBY 低功耗模式，供电切换到 RET_LDO，系统高速时钟关闭，切换到 32K 时钟，CPU 与外设均掉电，可被有限的唤醒源唤醒。HCPU 只有 64KB 的 Retention RAM 保持供电，其上的数据不会丢失，其它 RAM 均会掉电，数据无法保留。LCPU 的 RAM 保持供电，数据可以保持。

各种低功耗模式的电流见表3-1。
方案中，若存在 PSRAM，HCPU 会将掉电 RAM 上需要保存的数据备份到 PSRAM 中，醒来后从 PSRAM 恢复数据，如果没有 PSRAM，则将 RAM 上需要保存的数据备份到 64KB 的 Retention RAM 中。
下文如无特别说明，子系统进入睡眠模式是指进入 IDLE 模式以外的低功耗模式，唤醒则指退出 IDLE 模式以外的低功耗模式。
除了每个子系统提供上述四种低功耗模式外，芯片还提供了两个系统级的关机模式（见表3-2）：
• Hibernate 模式：
所有子系统掉电，系统切换到 32K 晶体，可以被 PIN 和 RTC 唤醒，RTC 唤醒时间准确。
软件接口为 HAL_PMU_EnterHibernate。
• Shutdown 模式：
所有子系统掉电，系统切换到 RC10K，可以被 PIN 和 RTC 唤醒，但 RTC 唤醒时间不准确。软件接口为 HAL_PMU_EnterShutdown。

表 3-1: 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	芯片电流 @1.8V
PM_SLEEP_MODE_IDLE	stop	run	可访问	任意中断	<0.5us	LPSYS: 0.2mA~0.8mA HPSYS: 1.2mA~5.5mA
PM_SLEEP_MODE_LIGHT	stop	stop	不可访问，全保留	唤醒中断	30us~100us	LPSYS: 186uA HPSYS: 1155uA
PM_SLEEP_MODE_DEEP	stop	stop	LPSYS：不可访问，全保留 HPSYS：不可访问，只保留 64KB	唤醒中断	100us~1ms	LPSYS: 93uA HPSYS: 316uA
PM_SLEEP_MODE_STANDBY	reset	reset	LPSYS：不可访问，全保留 HPSYS：不可访问，只保留 64KB	唤醒中断	1ms~2ms	<5uA

表 3-2: 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	芯片电流 @1.8V
Hibernate	reset	reset	数据不保留	高阻	RTC和PIN	>2ms	600nA
Shutdown	reset	reset	数据不保留	高阻	RTC和PIN	>2ms	250nA

注：以上电流数据仅供参考，实际数值会因为外设的使能和 IO 设置不同有所增大。stop 表示停止工作，退出低功耗模式后不需要重新配置即可继续工作；reset 表示停止工作且退出低功耗模式后已被复位，对于 CPU 会从 ROM 开始执行，对于外设需要重新配置才能工作。

3.2 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 进入睡眠模式后，LPSYS 才能进入睡眠模式，如果 HPSYS 没有睡眠，即使 LCPU 不工作， LPSYS 也只能进入 IDLE 模式(52系列，HCPU和LCPU可以独立休眠的)，在 HPSYS 已睡眠的情况下，LPSYS 可以自由进出睡眠模式，不必唤醒 HPSYS。

3.2.1 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，若满足条件，则 HPSYS 进入睡眠模式，LPSYS 随之也可进入睡眠模式。
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图 3-1: 熄屏流程

3.2.2 HYSYS 唤醒¶

HPSYS 可被以下事件唤醒

按键
来自手机 APP 的事件（BLE Notification/ Setting/ Incoming call/ Find device/ 推送……）
来自 Sensor 算法的事件（目标达成、久坐提醒、抬腕亮屏、心率异常、历史缓存超出……）
闹钟
低电池电量提醒
充电器插入 HPSYS 被唤醒后可有选择的亮屏，对于以下几种事件，无需亮屏，其它事件都需要唤醒屏幕：

来自手机 APP 的 setting 事件
Sensor 的历史缓存超出事件以按键唤醒亮屏为例，流程如图3-2所示，亮屏之后就进入新一轮的熄屏判断流程。来自手机 APP 的 setting 事件触发的唤醒流程如下图3-3所示，当处理完 Setting 请求回到 IDLE 线程后可立即进入睡眠模式。

图 3-2: 按键亮屏熄屏流程

图 3-3: 收到手机 Setting 事件的唤醒流程

3.2.3 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

3.3 日志解读¶

HCPU 和 LCPU 会通过 console 输出日志，按照2.1节的方法打开低功耗调试开关后，可以在日志中搜索表格中的关键字分析系统的低功耗流程。表 3-3: 日志关键字解析

日志	含义
gui_suspend	熄屏
gui_resume	亮屏
[pm]S: mode,gtime	进入睡眠模式，mode 指示低功耗模式，2 表示 LIGHT，4 表示 STANDBY。gtime 为当前时间，单位为 32768Hz
[pm]W: gtime	退出睡眠模式，gtime 为当前时间，单位为 32768Hz
[pm]WSR:0xXXXXX	唤醒原因

gtime 显示的时间在 HCPU 和 LCPU 两侧是同步的，比如下图3-4中绿色框中的表示系统在 2136602 时刻进入睡眠，在 2142330 时刻醒来，唤醒原因为 0x200，由此可知睡眠时长为 sleep_time=(2142330-2136602)/32768=175ms，唤醒原因为 LPSYS 触发的 mailbox 中断。WSR 的某个比特为 1 表示因为相应的源触发了唤醒，每个比特的含义参见对应芯片手册寄存器表;
表3-4，表3-5，表3-6为55系列MCU相关配置(数据来源于SF32LB55x-用户手册,4.3 HPSYS_AON 寄存器,4.4 LPSYS_AON 寄存器)。
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图 3-4: 低功耗日志日志示例

表 3-4: 55系列 HPSYS 的 WSR 含义

比特域	含义
[0]	RTC 唤醒
[1]	LPTIM1 唤醒
[2]	PIN0 唤醒
[3]	PIN1 唤醒
[4]	PIN2 唤醒
[5]	PIN3 唤醒
[8]	LPSYS 手动唤醒 HPSYS
[9]	LPSYS 使用 Mailbox 唤醒 HPSYS

表 3-5: 55系列 HPSYS 唤醒 PIN 映射表

唤醒	PIN 含义
PIN0	PA77
PIN1	PA78
PIN2	PA79
PIN3	PA80

表 3-6: 55系列 LPSYS 的 WSR 含义

比特域	含义
[0]	RTC 唤醒
[1]	LPTIM2 唤醒
[2]	LPCOMP1 唤醒
[3]	LPCOMP2 唤醒
[4]	BLE 唤醒
[5]	PIN0 唤醒
[6]	PIN1 唤醒
[7]	PIN2 唤醒
[8]	PIN3 唤醒
[9]	PIN4 唤醒
[10]	PIN5 唤醒
[11]	HPSYS 手动唤醒 LPSYS
[12]	HPSYS 使用 Mailbox 唤醒 LPSYS

表 3-7: 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

3.4 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。

3.4.1 是否进入睡眠模式¶

如果满足以下任意一个条件，则很有可能 HPSYS 进入了睡眠模式

SWD 无法连接
HCPU 的 console 没有应答
HCPU 的日志中出现“s: mode, gtime”

如果满足以下任意一个条件，则很有可能 LPSYS 进入了睡眠模式

LCPU 的 console 没有应答
LCPU 的日志中出现“s: mode, gtime”

需要确认 LCPU 已打开了 Command shell 中的 finsh shell 选项。

也可以通过测量芯片的电源管脚电压，可以判断当前处于何种低功耗模式。
当 HPSYS 处于 active，sleep 或 deepsleep 模式时，LDO1_VOUT 电压保持 1.1V。当 HPSYS 处于 standby 模式时，LDO1_VOUT 电压无法保持，会逐渐下降到 0V。当 LPSYS 处于 active，sleep 或 deepsleep 模式时，LDO2_VOUT 或 BUCK2_VOUT 电压保持 0.9V。当 LPSYS 处于 standby 模式时，LDO2_VOUT 或 BUCK2_VOUT 电压无法保持，会逐渐下降到 0V。当芯片进入 hibernate 模式时，LDO1_VOUT，LDO2_VOUT，BUCK2_VOUT 和 VDD_RET 都下降到 0V。
55系列低功耗模式下的电源管脚电压,参照图 3-5(数据来源于SF32LB55x-用户手册,4.2.9 判断当前低功耗模式)

图 3-5: 55系列低功耗模式下的电源管脚电压

3.4.2 为什么没有进入睡眠模式¶

当CPU空闲时进入睡眠模式需要同时满足以下条件：

打开了PM模块
CPU已空闲并进入idle线程
未禁止进入睡眠模式
操作系统的定时器超时时间大于睡眠门限
没有唤醒源存在
发送给另外一个核的数据已经被读走若HCPU或者LCPU出现无法睡眠，可以参考例程SDK\example\rt_device\PM,按以下方法逐个排查,Hcpu和Lcpu排查方法一样

打开PM模块
确认rtconfig.h中已经生成了如下宏:

#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模式的低功耗 # 55,58,56系列建议standby休眠
//#define PM_DEEP_ENABLE 1 //进入Deep模式的低功耗 # 52系列建议Deep休眠
#define BSP_PM_DEBUG 1 //打开低功耗模式调试log

确认CPU已空闲并进入idle线程
可以通过finsh串口命令：list_thread看下所有线程的状态，只有除了tshell和tidle是ready的，其他应该都是suspend状态，否则一直处于 ready 的线程会导致 IDLE 线程无法运行，系统进入不了睡眠。如下图，我在app_watch_entry()函数中，添加了一条__asm(“B .”);死循环指令，导致app_watch的线程无法进入suspend，导致无法睡眠

图 3-6: list_thread 命令返回的信息
确认未禁止进入睡眠
在console中发送命令pm_dump，出现如图3-7信息，如果 Idle Mode 的 Counter 大于 0，则表示有模块调用rt_pm_request(PM_SLEEP_MODE_IDLE)禁止了睡眠，检查代码是否漏调用了rt_pm_release(PM_SLEEP_MODE_IDLE)解除了睡眠抑制。如果为 0，则表示没有禁止睡眠。

图 3-7: pm_dump 命令返回的信息
确认操作系统的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。

图 3-8: list_timer 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

见如下代码,如果Hcpu代码中存在90ms的延时(90ms定时器唤醒),Hcpu则永远不会进入休眠

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

注意延时函数区别:
a. HAL 层延时函数：（等同于 while 中指令循环，延时时不会切到其他线程）

HAL_Delay(10); /* 延时 10ms */<br>
HAL_Delay_us(10); /* 延时 10us */<br>

b. RTT 接口的延时函数：

rt_thread_delay(100); /* 延时 100ms */<br>

RTT 接口的延时函数执行时，会切换到其他线程，比如 ilde 线程，
当睡眠门限低于延时时长时会进入 Standby 睡眠。
5. 确认没有存在没有处理的唤醒源
如果存在唤醒源，没有清掉，就不会进入睡眠(因为睡下去也会被唤醒)，可以通过串口命令，去读Hcpu和Lcpu的WSR寄存器，在 console 中发送命令 regop read 读取 WER 和 WSR 寄存器，检查是否有唤醒源导致无法睡眠。例如55系列HPSYS 的寄存器地址为 0x40030018 和 0x4003001C，LPSYS 的寄存器地址为 0x40070018 和 0x4007001C。

regop unlock 0000
regop read 4007001c 1
regop read 4003001c 1

也可以连上Jlink/SifliUsartServer等调试器读取寄存器的值，还可以通过log打印的方式，获取WSR的值，参照对应芯片手册寄WSR寄存器对照具体唤醒源.

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

常见的就是唤醒pin的电平状态不对，比如设置的低电平唤醒，但是该唤醒pin电平却是一直低电平
6. 确认给另外一个核的数据已经被读走
可以通过Ozone连接、dump内存后用trace32查看或者log打印的方式，查看看ipc_ctx变量中每一个queues为active的tx_buffer，来看是否存在数据没有被取走，如图3-9，read_idx_mirror和write_idx_mirror正常为相等或者为空，如果不相等，即有数据没有被取走，会导致无法进入睡眠,如下非空数据没取走不能睡眠情况：
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图 3-9: read_idx_mirror和write_idx_mirror非空的情形
如图3-10为数据为空的情形

图 3-10: read_idx_mirror和write_idx_mirror空的情形
下面是log打印出每个active为1的read_idx_mirror和write_idx_mirror内容

for(i=0;i<IPC_LOGICAL_QUEUE_NUM;i++)
{
    if(ipc_ctx.queues[i].active == true)
    {
        if(ipc_ctx.queues[i].rx_ring_buffer != NULL)
        {
            if(ipc_ctx.queues[i].tx_ring_buffer != NULL)
            {
                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);
            }
        }
    }
}

如图3-11，Hcpu由于Lcpu没有开启data service服务，缺失qid=1的通道，Hcpu发的数据，Lcpu没有取走，导致Hcpu不进入睡眠的例子
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4 功耗优化方法¶

4.1 漏电分析¶

如果 HPSYS 和 LPSYS 都已进入睡眠模式，整机功耗优化的重点从下面三点展开:
1，屏,外设sensor，充电ic，这些能拆掉的先拆掉,查看最小系统电流;
2，软件上IO电平配置不对，形成电压差，导致漏电，输入IO没有上下拉导致浮空漏电;
3，芯片内部psram/flash和外部nand/flash/emmc没有进入休眠;
如果硬件可以拆解电流，可以具体用电流表查看是哪一路供电的漏电，VSYS,VLDO2,VLDO3,VDD_SIP,VDDIOA?
这样可以缩少查的范围

4.1.1 外设漏电¶

1）板级器件未断电
2）板级器件已掉电，但芯片管脚设置不正确导致电流由芯片管脚倒灌入板级器件
针对 2），要避免连接掉电器件的芯片管脚输出高或者使能了上拉电阻。根据前述对漏电原因的分析，常用外设管脚在工作状态和睡眠状态下的配置方法见表格4-1，当外部电路不掉电时，由于电路状态没有发生变化，即使进入睡眠模式也无需改变管脚配置，只有当外部电路掉电时才需修改相关管脚的设置，因此如果在未睡眠的情况下外部电路就已掉电，应立即修改管脚设置降低功耗，类似的，如果睡眠醒来后外部电路仍旧处于掉电状态，因为管脚设置会因为掉电而恢复默认值，需要再次修改为掉电状态的设置。
表 4-1: 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 Master	SPIx_CLK	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI Master	SPIx_CS	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI Master	SPIx_DI	I	数字输入下拉	数字输入下拉	数字输入下拉
SPI Master	SPIx_DO	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
SPI Master	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输出	GPTIMx_CHx	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低
GPTIM输入	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 Input	GPIO	I	数字输入	数字输入	GPIO 输出低或者数字输入下拉
GPIO Output	GPIO	O	数字输出	数字输出	GPIO 模式输出低

4.1.2 芯片IO内部漏电¶

在FAQ常见问题解答的 8.7 Standby待机和Standby关机IO内部常见的漏电模型和 8.7 Standby待机和Standby关机IO内部常见的漏电模型中有详细介绍;
可以归纳为:
1）输入管脚悬空（对端设备断电等同于管脚悬空）导致电平不确定
2） IO输出电平和内外部上下拉电阻不匹配
如图 4-1: 管脚内部结构图,功能描述如下：

DS – driving strength
OE – output enable
O – output
I – input
IE – input enable
PE – pull enable
PS – pull select 组合控制可以实现日常使用的功能；
推挽输出（push-pull）
OE = 1，O = 0/1 开漏输出（open-drain）
OE = 0/1，O = 0
图 4-1: 管脚内部结构图

注意:
55系列,USB的PA01口内部默认有个 18K 欧姆的下拉电阻，当输出高或者外接高电平时会产生漏电，处理方法参考FAQ常见问题解答的章节 1.6 55系列MCU复用USB的PA01/PA03漏电风险

4.1.3 芯片内外部存储芯片漏电¶

PSRAM进出Half_sleep的方法

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
    }
    //以下省略
}
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
    //以下省略
#endif
}

Flash掉电和进出deep_sleep的方法
下面代码演示nor flash掉电和进出deep sleep的方法:

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供电的方法

    HAL_PIN_Set(PAD_PA16, GPIO_A16, PIN_PULLDOWN, 1); //关闭供电后,flash的IO需要改成下拉
    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 hflash; 
    hflash.Instance = FLASH1;
    HAL_FLASH_DEEP_PWRDOWN(&hflash); //nor flash 进入deep sleep的方法,这种方式,IO的状态不需要修改
    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); //打开nor flash供电前,先配置IO为工作态
        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,需要重初始化nor flash
#elif defined(BSP_USING_NOR_FLASH1)
        FLASH_HandleTypeDef hflash; //nor flash 退出deep sleep的方法,这种方式,IO的状态不需要修改
        hflash.Instance = FLASH1;
        HAL_FLASH_RELEASE_DPD(&hflash);
        HAL_Delay_us(8); //退出 deep sleep后需要一定延时,具体延时需要查看flash芯片手册
#endif /* BSP_USING_NOR_FLASH2 */
    }
    else if (PM_STANDBY_BOOT == SystemPowerOnModeGet())
    {
    }
#elif defined(SOC_BF0_LCPU)
    {
        ;
    }
#endif
}

注意:
对于代码XIP运行在nor flash的情况下,操作nor flash进入休眠的代码要声明放在RAM内运行HAL_RAM_RET_CODE_SECT

4.2 代码实现¶

管脚的配置代码实现在开发板的 pinmux.c 和 drv_io.c(55系列),bsp_power.c(58,56,52系列) 文件中，需要根据开发板的 IO 功能定义与硬件设计实现 BSP_PIN_Init、BSP_Power_Up 和 BSP_IO_Power_Down 等接口。

4.2.1 工作状态管脚设置¶

BSP_PIN_Init 在冷启动和 STANDBY 醒来都会被执行一次，可以在 BSP_PIN_Init 中设定工作状态下每个管脚的功能和输入输出模式。
使用函数 HAL_PIN_Set 选择管脚的功能以及上下拉属性。比如下面的示例代码将 PB46 管脚配置为 USART3_RX 功能，并设置为数字输入上拉模式。

HAL_PIN_Set (PAD_PB46, USART3_RXD, PIN_PULLUP, 0);

对于用于输出的IO，如果配置了PIN_NOPULL模式,而又没有进行GPIO输出，就会出现输入口悬空漏电的情况，

HAL_PIN_Set(PAD_PA35, GPIO_A35, PIN_NOPULL, 1);

如上:如果只是配置PA35为IO,PIN_NOPULL,后续并没有配置GPIO输出高低，否则 GPIO 管脚默认为输入模式，就会出现输入口悬空漏电的情况,还需要调用 GPIO 接口输出确定电平，可以HAL层函数 BSP_GPIO_Set 设置 GPIO 的输出电平,RTOS起来后,用diver层输出高低也可以。
如果想恢复到输入模式，可以调用 HAL_GPIO_DeInit。

4.2.2 睡眠状态管脚设置¶

在drv_io.c(55系列),bsp_power.c(58,56,52系列) 文件中用户可以实现以下几个虚函数，用于在进出睡眠模式时动态切换管脚设置，优化整机功耗。

表 4-2: 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(对于 STANDBY 模式唤醒，在 BSP_PIN_Init 后执行)
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

注意:
52系列采用Deep休眠,流程会不太一样,参考休眠流程52系列章节

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。

4.3 休眠流程¶

56系列¶

hcpu休眠唤醒
在 hcpu 进入 idle 线程，并判断是否符合休眠条件，会按下面流程进行休眠和唤醒
rt_thread_idle_entry->rt_system_power_manager->_pm_enter_sleep->'pm->ops->sleep(pm, mode);->sifli_sleep -> log 打印[pm]S:4,11620140 -> RT_DEVICE_CTRL_SUSPEND 设备挂起 -> sifli_standby_handler ->BSP_IO_Power_Down-> 汇编 WFI 进入 standby-> 定时器或者IO唤醒 -> 函数 SystemInitFromStandby -> HAL_Init -> BSP_IO_Init-> restore_context-> PC 指针设置到 sifli_standby_handler 函数 WFI 后指令继续运行 -> BSP_Power_Up-> 执行 RTT 设备 RT_DEVICE_CTRL_RESUME 设备恢复函数 -> log 打印[pm]W:11620520 -> log 打印[pm]WSR:0x80
LCPU休眠唤醒
Lcpu休眠唤醒流程跟 hcpu 待机流程基本一样，差异点：
sifli_standby_handler-> sifli_standby_handler_core->休眠时IO配置函数BSP_IO_Power_Down->内存休眠函数soc_power_down-> 汇编 WFI 进入 standby->定时器或者IO唤醒 -> 函数 SystemPowerOnModeInit ->SystemPowerOnInitLCPU-> HAL_Init-> BSP_IO_Init-> restore_context-> 设置到 WFI 指令后继续执行 -> 内存退出休眠函数soc_power_up-> IO休眠后配置函数BSP_Power_Up-> 执行 RTT 设备 RT_DEVICE_CTRL_RESUME 设备恢复函数 -> log 打印[pm]W:11620520 -> log 打印[pm]WSR:0x80

55系列¶

55系列跟56系列待机流程一样，差异点在唤醒的函数不一样
定时器或者IO唤醒 -> 函数SystemPowerOnModeInit -> HAL_Init -> BSP_IO_Init->restore_context-> PC 指针设置到 sifli_standby_handler 函数 WFI 后指令继续运行 -> BSP_Power_Up-> 执行 RTT 设备 RT_DEVICE_CTRL_RESUME 设备恢复函数 -> log 打印[pm]W:11620520 -> log 打印[pm]WSR:0x80
Lcpu唤醒流程56系列一样

52系列¶

52系列跟56系列的待机流程差异的点在进的是sifli_deep_handler();待机函数,并且少了外设的SUSPEND/RESUME和恢复现场过程，睡眠唤醒更快
sifli_sleep -> log 打印[pm]S:3,11620140 -> sifli_deep_handler ->BSP_IO_Power_Down-> 汇编 WFI 进入 deep-> 定时器或者IO唤醒 -> WFI 后指令继续运行 -> BSP_Power_Up-> log 打印 [pm]W:11620520 -> log 打印[pm]WSR:0x80
52系列的Lcpu不开放代码修改，这块不用考虑

Hibernate关机流程¶

进入Hibernate
进入Hibernate流程相对简单，都是调用HAL_PMU_EnterHibernate();函数，芯片在休眠前，都需要配置好Hibernate后PMU的唤醒PIN和唤醒电平，55系列MCU不需要再做其他处理，56，56系列MCU，由于唤醒PIN多了一套在Hibernate生效的PMU上下拉系统，避免漏电，可以用函数HAL_PIN_Set配置好唤醒PIN的上下拉，52系列MCU由于内置了3个LDO，需要查看你的硬件连接，来考虑是否通过函数HAL_PMU_ConfigPeriLdo配置关闭
Hibernate唤醒
按下唤醒PIN从Hibernate唤醒后，可以判断(PM_HIBERNATE_BOOT == SystemPowerOnModeGet())是否为hibernate boot和按键的时间长短来判断是否需要开机