电源管理入门8 休眠唤醒

2023年 10月 16日 73.2k 0

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当我们不用设备的时候,一般需要关机,用的时候再开机,这样有一个问题,开机非常的慢,那么有什么方法即省电又可以快速开机呢?

答案就是休眠唤醒suspend、resume。甚至很多消费者设备例如手机汽车都是假关机,其实还是休眠,这样用户体验好啊,随时用几秒就可以唤醒使用,用户体验才是王道。

休眠唤醒很重要,一般指的是STR(stroe to RAM),其技术涉及范围很广,需求也很多。有电池的设备可以省电,另外就是电源供电的也可以延长设备使用寿命。

1.基本概念和框架

1.1 基本概念

STR

一般的嵌入式产品仅仅只实现了挂起到RAM(也简称为s2ram,或常简称为STR),即将系统的状态保存于内存中,并将SDRAM置于自刷新状态,待用户按键等操作后再重新恢复系统。

STD

少数嵌入式Linux系统会实现挂起到硬盘(简称STD),它与挂起到RAM的不同是s2ram并不关机,STD则把系统的状态保持于磁盘,然后关闭整个系统。

这些休眠方式,可以通过操作设备节点/sys/power/state设置freeze、standyby、STR(suspend to RAM)和STD(suspend to disk)去实现。通过写入”freeze”、”standby”和”mem”,即可触发它们。

休眠后,可以通过唤醒源(按键、RTC、屏幕、USB拔插等)对系统进行唤醒,唤醒源是不休眠的,需要保留下来监听唤醒操作。

1.2 休眠唤醒技术框架

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  • 上层service通过wakelock的使用,在系统不需要工作的时候经由power manager利用PM core提供的文件节点发起休眠。
  • PM core实现power manage的核心逻辑,为上层services提供操作休眠唤醒的相关接口,通过利用底层相关的技术实现休眠唤醒过程中的cpu hotplug、wakup source enable/disable、设备的suspend&resume等。
  • 休眠的过程中PM driver会配置、取消唤醒源,调用设备的suspend&resume函数,进行syscore的suspend&resume操作。

Services

Services部分由两类service组成,power manager service及普通的app service。其中,power manager service提供了wakelock锁的create/request/release管理功能,当没有services持有wakelock的话,power manager service会通过往文件节点/sys/power/state写mem发起内核的休眠。

PM core

PM core部分提供了wakelock(决定是否发起休眠)的实现,wakeup_count(用于各services释放wakelock后,到发起内核休眠的期间是否有唤醒源,从而是否进行resume的管理)的实现,suspend的实现。这三个功能分别向上层提供了相应的文件节点,供上层操作。休眠、唤醒的过程中会涉及到进程的freeze&thaw,wakeup source的使能、失能,设备的休眠、唤醒,power domain的关、开,cpu的拔、插等功能或框架。
相关代码如下:

kernel/power/main.c----提供用户空间接口(/sys/power/state)
kernel/power/suspend.c----Suspend功能的主逻辑
kernel/power/suspend_test.c----Suspend功能的测试逻辑
kernel/power/console.c----Suspend过程中对控制台的处理逻辑
kernel/power/process.c----Suspend过程中对进程的处理逻辑

PM driver

PM driver部分主要实现了设备驱动的suspend&resume实现,架构驱动(gpio、irq、timer等)低功耗相关的操作。

//Device PM
drivers/base/power/* 

//Platform dependent PM
include/linux/suspend.h----定义platform dependent PM有关的操作函数集
arch/xxx/mach-xxx/xxx.c或者
arch/xxx/plat-xxx/xxx.c----平台相关的电源管理操作

suspend&resume过程概述

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2. 核心代码分析

echo mem > /sys/power/state

做如上操作后,整个函数调用流程如下:

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其中设置suspend的核心函数为suspend_enter, 如下:

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相关功能代码见:kernel/power/main.c和suspend.c等文件。

Linux内核Suspend总体流程如下:

state_store()->
    pm_suspend()->
        pm_suspend_marker("entry")      ## 1、标记进入睡眠
        enter_state()->                 ## 2、处理睡眠相关工作,重点关注
            sys_sync()                      ## 2.1、同步文件系统
            suspend_prepare()               ## 2.2、准备进入系统睡眠状态,并冻结用户空间进程和内核线程
            suspend_devices_and_enter()     ## 2.3、休眠外设并进入系统睡眠状态,该函数在系统唤醒时返回
            suspend_finish()                ## 2.4、睡眠结束并被唤醒
        pm_suspend_marker("exit")       ## 3、标记退出睡眠

下面重点介绍suspend_devices_and_enter()函数的流程:

suspend_devices_and_enter()->
    ## 1、冻结串口,可以在u-boot传入no_console_suspend,释放suspend流程中串口打印
    suspend_console()
    
    ## 2、外设驱动suspend
    dpm_suspend_start()->       
        dpm_prepare()->         
            device_prepare()    ## 执行设备电源管理函数中的prepare函数
        dpm_suspend()->
            device_suspend()->
                __device_suspend()->
                    dpm_run_callback()->
                        initcall_debug_start()  ## 显示调用的各suspend()函数名等信息,需要打开pm_print_times
                        cb()                    ## 执行各.suspend()函数,包括:外设驱动,电源域,总线等(重点关注****)
                        initcall_debug_report() ## 显示各suspend()函数返回值和执行时间
    
    ## 3、系统进入睡眠状态,该流程同时处理唤醒操作
    suspend_enter()->           
        platform_suspend_prepare()
        dpm_suspend_late(PMSG_SUSPEND)->
            device_suspend_late()->             
                __device_suspend_late()->
                    dpm_run_callback()->
                        initcall_debug_start()  ## 显示调用的各suspend()函数名等信息,需要打开pm_print_times
                        cb()                    ## 执行各.suspend_late()函数  (重点关注****)
                        initcall_debug_report() ## 显示各.suspend_late()函数返回值和执行时间
        
        dpm_suspend_noirq(PMSG_SUSPEND)->
            device_suspend_noirq()->
                __device_suspend_noirq()->
                    dpm_run_callback()->
                        initcall_debug_start()  ## 显示调用的各suspend()函数名等信息,需要打开pm_print_times
                        cb()                    ## 执行各.suspend_noirq()函数  (重点关注****)
                        initcall_debug_report() ## 显示各.suspend_noirq()函数返回值和执行时间                    
                    
        disable_nonboot_cpus()          ## 冻结非启动cpu
        arch_suspend_disable_irqs()     ## 关中断
        syscore_suspend()               ## 执行注册在syscore_ops_list上的syscore_ops的suspend

 ##################################### 开始唤醒,流程和suspend相反 #######################
        
        syscore_resume()
        arch_suspend_enable_irqs()
        enable_nonboot_cpus()
        
        dpm_resume_noirq(PMSG_RESUME)
        
        dpm_resume_early()
        platform_resume_finish()
        dpm_resume_end(PMSG_RESUME)
        resume_console()

3. 详细分析

3.1 suspend sys节点入口

在用户空间执行如下操作:

echo "freeze" > /sys/power/state
echo "standby" > /sys/power/state
echo "mem" > /sys/power/state

系统初始化时候调用pm_init函数,在kernel/power/main.c中

power_kobj = kobject_create_and_add("power", NULL);
if (!power_kobj)
        return -ENOMEM;
error = sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group);
if (error)
        return error;

根据sys节点的属性命令规则,sysfs接口实现此节点的实现代码为: state_store

static struct attribute_group attr_group = {
        .attrs = g,
};

static struct attribute * g[] = {
        &state_attr.attr,
        。。。
}
power_attr(state);
#define power_attr(_name) 
static struct kobj_attribute _name##_attr = {        
        .attr        = {                                
                .name = __stringify(_name),        
                .mode = 0644,                        
        },                                        
        .show        = _name##_show,                        
        .store        = _name##_store,                
}

3.2 state_store&pm_suspend

这样操作state的时候就会执行state_store()函数

static ssize_t state_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
                           const char *buf, size_t n)
{
        suspend_state_t state;
        int error;
//给autosleep功能加锁
        error = pm_autosleep_lock();
        if (error)
                return error;
//autosleep_state值大于0,已经工作在suspend了则停止
        if (pm_autosleep_state() > PM_SUSPEND_ON) {
                error = -EBUSY;
                goto out;
        }
//解析用户命令中的buf,例如mem
        state = decode_state(buf, n);
        if (state < PM_SUSPEND_MAX)
                error = pm_suspend(state);
        else if (state == PM_SUSPEND_MAX)
                error = hibernate();
        else
                error = -EINVAL;

 out:
        pm_autosleep_unlock();
        return error ? error : n;
}

power_attr(state);

power_attr定义了一个名称为state的attribute文件,该文件的store接口为state_store,该接口在lock住autosleep功能后,解析用户传入的buffer(freeze、standby or mem),转换成state参数。
state参数的类型为suspend_state_t,在includelinuxsuspend.h中定义,为电源管理状态在内核中的表示

typedef int __bitwise suspend_state_t;

#define PM_SUSPEND_ON                ((__force suspend_state_t) 0)
#define PM_SUSPEND_FREEZE        ((__force suspend_state_t) 1)
#define PM_SUSPEND_STANDBY        ((__force suspend_state_t) 2)
#define PM_SUSPEND_MEM                ((__force suspend_state_t) 3)
#define PM_SUSPEND_MIN                PM_SUSPEND_FREEZE
#define PM_SUSPEND_MAX                ((__force suspend_state_t) 4)

pm_suspend在kernel/power/suspend.c定义,处理所有的suspend过程。

int pm_suspend(suspend_state_t state)
{
        int error;

        if (state = PM_SUSPEND_MAX)
                return -EINVAL;

        error = enter_state(state);
        if (error) {
                suspend_stats.fail++;
                dpm_save_failed_errno(error);
        } else {
                suspend_stats.success++;
        }
        return error;
}
EXPORT_SYMBOL(pm_suspend);

3.3 enter_state

enter_state()函数中:

static int enter_state(suspend_state_t state)
{
        int error;
//确保没有人试图将系统置于睡眠状态
        trace_suspend_resume(TPS("suspend_enter"), state, true);
        if (state == PM_SUSPEND_FREEZE) {
#ifdef CONFIG_PM_DEBUG
                if (pm_test_level != TEST_NONE && pm_test_level valid && suspend_ops->valid(state);
}

对于standby和mem,则需要调用suspend_ops的valid回调,由底层平台代码判断是否支持。
suspend_ops->valid(state)对应:

static int imx6q_pm_valid(suspend_state_t state)
{
        return (state == PM_SUSPEND_STANDBY || state == PM_SUSPEND_MEM);
}
static const struct platform_suspend_ops imx6q_pm_ops = {
        .enter = imx6q_pm_enter,
        .valid = imx6q_pm_valid,
};

//赋值流程如下,系统启动的时候会match machtne执行init
DT_MACHINE_START(IMX6Q, "Freescale i.MX6 Quad/DualLite (Device Tree)")
        .l2c_aux_val         = 0,
        .l2c_aux_mask        = ~0,
        .smp                = smp_ops(imx_smp_ops),
        .map_io                = imx6q_map_io,
        .init_irq        = imx6q_init_irq,
        .init_machine        = imx6q_init_machine,
        .init_late      = imx6q_init_late,
        .dt_compat        = imx6q_dt_compat,
MACHINE_END
imx6q_init_machine
--》cpu_is_imx6q() ?  imx6q_pm_init() : imx6dl_pm_init();
--》imx6_pm_common_init(&imx6q_pm_data);
--》ret = imx6q_suspend_init(socdata);
--》suspend_set_ops(&imx6q_pm_ops);

3.3.2 suspend_prepare

调用suspend_prepare,进行suspend前的准备,主要包括switch console和process&thread freezing。如果失败,则终止suspend过程。
suspend_prepare()函数如下:

static int suspend_prepare(suspend_state_t state)
{
        int error, nr_calls = 0;

        if (!sleep_state_supported(state))
                return -EPERM;
 //将当前console切换到一个虚拟console并重定向内核的kmsg(需要的话)
        pm_prepare_console();
 //发送suspend开始的消息
        error = __pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE, -1, &nr_calls);
        if (error) {
                nr_calls--;
                goto Finish;
        }

        trace_suspend_resume(TPS("freeze_processes"), 0, true);
 //freeze用户空间进程和一些内核线程
        error = suspend_freeze_processes();
        trace_suspend_resume(TPS("freeze_processes"), 0, false);
        if (!error)
                return 0;
 //如果freezing-of-tasks失败,调用pm_restore_console,将console切换回原来的console,
 //并返回错误,以便能终止suspend。  
        suspend_stats.failed_freeze++;
        dpm_save_failed_step(SUSPEND_FREEZE);
 Finish:
        __pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND, nr_calls, NULL);
        pm_restore_console();
        return error;
}
  • 检查suspend_ops是否提供了.enter回调,没有的话,返回错误。
  • 调用pm_prepare_console,将当前console切换到一个虚拟console并重定向内核的kmsg(需要的话)。该功能称作VT switch,后面我会在稍微详细的介绍一下,但Linux控制台子系统是相当复杂的,更具体的分析,要在控制台子系统的分析文章中说明。
  • suspend_freeze_processes
  • void pm_prepare_console(void)
    {
            if (!pm_vt_switch())
                    return;
    
            orig_fgconsole = vt_move_to_console(SUSPEND_CONSOLE, 1);
            if (orig_fgconsole < 0)
                    return;
    
            orig_kmsg = vt_kmsg_redirect(SUSPEND_CONSOLE);
            return;
    }
    
  • 调用pm_notifier_call_chain,发送suspend开始的消息(PM_SUSPEND_PREPARE),后面会详细描述。
  • 调用suspend_freeze_processes,freeze用户空间进程和一些内核线程。该功能称作freezing-of-tasks,
  • 如果freezing-of-tasks失败,调用pm_restore_console,将console切换回原来的console,并返回错误,以便能终止suspend。
  • 3.3.3 suspend_devices_and_enter

  • 然后,调用suspend_devices_and_enter接口,该接口负责suspend和resume的所有实际动作。
  • suspend_freeze_processes冻结进程的主要流程

    suspend_freeze_processes
    ——>    freeze_processes()   -> pm_freezing = true   
                             ->try_to_freeze_tasks ->  freeze_task ->  fake_signal_wake_up(p); 冻结用户进程
    
    
    
    ->freeze_kernel_threads()  ->pm_nosig_freezing = true 
                               ->try_to_freeze_tasks -> freeze_task ->    freeze_workqueues_begin();   冻结workqueue;
                                                                        wake_up_state(p, task_interruptible); 冻结内核线程
    

    冻结的对象:可以被调度执行的实体,包括用户进程,内核线程和workqueue.

    前半部分,suspend console、suspend device、关中断、调用平台相关的suspend_ops使系统进入低功耗状态。

    后半部分,在系统被事件唤醒后,处理相关动作,调用平台相关的suspend_ops恢复系统、开中断、resume device、resume console。

    int suspend_devices_and_enter(suspend_state_t state)
    {
            int error;
            bool wakeup = false;
    //检查平台代码是否需要提供以及是否提供了suspend_ops
            if (!sleep_state_supported(state))
                    return -ENOSYS;
    //调用suspend_ops的begin回调(有的话),通知平台代码,以便让其作相应的处理(需要的话)
            error = platform_suspend_begin(state);
            if (error)
                    goto Close;
    //挂起console
            suspend_console();
            suspend_test_start();
    //调用所有设备的->prepare和->suspend回调函数
            error = dpm_suspend_start(PMSG_SUSPEND);
            if (error) {
                    pr_err("PM: Some devices failed to suspend, or early wake event detectedn");
                    goto Recover_platform;
            }
            suspend_test_finish("suspend devices");
            if (suspend_test(TEST_DEVICES))
                    goto Recover_platform;
    
            do {
                    error = suspend_enter(state, &wakeup);
            } while (!error && !wakeup && platform_suspend_again(state));
    
     Resume_devices:
            suspend_test_start();
            dpm_resume_end(PMSG_RESUME);
            suspend_test_finish("resume devices");
            trace_suspend_resume(TPS("resume_console"), state, true);
            resume_console();
            trace_suspend_resume(TPS("resume_console"), state, false);
    
     Close:
            platform_resume_end(state);
            return error;
    
     Recover_platform:
            platform_recover(state);
            goto Resume_devices;
    }
    
    • 再次检查平台代码是否需要提供以及是否提供了suspend_ops。
    • 调用suspend_ops的begin回调(有的话),通知平台代码,以便让其作相应的处理(需要的话)。可能失败,需要跳至Close处执行恢复操作(suspend_ops->end)。
    • 调用suspend_console,挂起console。该接口由"kernelprintk.c"实现,主要是hold住一个lock,该lock会阻止其它代码访问console。
    • 调用ftrace_stop,停止ftrace功能。ftrace是一个很有意思的功能,后面再介绍。
    • 调用dpm_suspend_start,调用所有设备的->prepare和->suspend回调函数,suspend需要正常suspend的设备。suspend device可能失败,需要跳至 Recover_platform,执行recover操作(suspend_ops->recover)。
    • 以上都是suspend前的准备工作,此时,调用suspend_enter接口。

    3.3.4 dpm_suspend_start

    调用所有设备的->prepare和->suspend回调函数,suspend需要正常suspend的设备。suspend device可能失败,需要跳至 Recover_platform,执行recover操作(suspend_ops->recover)。

    3.3.5 suspend_enter

    suspend_enter接口使系统进入指定的电源状态。该接口的内容如下:

    //该接口处理完后,会通过返回值告知是否enter成功,同时通过wakeup指针,告知调用者,是否有wakeup事件发生,导致电源状态切换失败。
    static int suspend_enter(suspend_state_t state, bool *wakeup)
    {
            int error;
    //通知平台代码,以便让其在即将进行状态切换之时,再做一些处理(需要的话
            error = platform_suspend_prepare(state);
            if (error)
                    goto Platform_finish;
    //调用所有设备的->suspend_late和->suspend_noirq回调函数
            error = dpm_suspend_late(PMSG_SUSPEND);
            if (error) {
                    pr_err("PM: late suspend of devices failedn");
                    goto Platform_finish;
            }
    //通知平台代码,以便让其在最后关头,再做一些处理(需要的话)
            error = platform_suspend_prepare_late(state);
            if (error)
                    goto Devices_early_resume;
    
            error = dpm_suspend_noirq(PMSG_SUSPEND);
            if (error) {
                    pr_err("PM: noirq suspend of devices failedn");
                    goto Platform_early_resume;
            }
            error = platform_suspend_prepare_noirq(state);
            if (error)
                    goto Platform_wake;
    
            if (suspend_test(TEST_PLATFORM))
                    goto Platform_wake;
    
    //如果是suspend to freeze,执行相应的操作,包括冻结进程、suspended devices(参数为PM_SUSPEND_FREEZE)、cpu进入idle。如果有任何事件使CPU从idle状态退出,跳至Platform_wake处,执行wake操作。
            if (state == PM_SUSPEND_FREEZE) {
                    trace_suspend_resume(TPS("machine_suspend"), state, true);
                    freeze_enter();
                    trace_suspend_resume(TPS("machine_suspend"), state, false);
                    goto Platform_wake;
            }
    //禁止所有的非boot cpu
            error = disable_nonboot_cpus();
            if (error || suspend_test(TEST_CPUS))
                    goto Enable_cpus;
    //关全局中断
            arch_suspend_disable_irqs();
            BUG_ON(!irqs_disabled());
    //suspend system core
            error = syscore_suspend();
            if (!error) {
    //调用pm_wakeup_pending检查一下,这段时间内,是否有唤醒事件发生,如果有就要终止suspend。
                    *wakeup = pm_wakeup_pending();
                    if (!(suspend_test(TEST_CORE) || *wakeup)) {
                            trace_suspend_resume(TPS("machine_suspend"),
                                    state, true);
    //调用suspend_ops的enter回调,进行状态切换 
                            error = suspend_ops->enter(state);
                            trace_suspend_resume(TPS("machine_suspend"),
                                    state, false);
                            events_check_enabled = false;
                    } else if (*wakeup) {
                            error = -EBUSY;
                    }
                    syscore_resume();
            }
    
            arch_suspend_enable_irqs();
            BUG_ON(irqs_disabled());
    
     Enable_cpus:
            enable_nonboot_cpus();
    
     Platform_wake:
            platform_resume_noirq(state);
            dpm_resume_noirq(PMSG_RESUME);
    
     Platform_early_resume:
            platform_resume_early(state);
    
     Devices_early_resume:
            dpm_resume_early(PMSG_RESUME);
    
     Platform_finish:
            platform_resume_finish(state);
            return error;
    }
    
    • f1)该接口处理完后,会通过返回值告知是否enter成功,同时通过wakeup指针,告知调用者,是否有wakeup事件发生,导致电源状态切换失败。
    • f2)调用suspend_ops的prepare回调(有的话),通知平台代码,以便让其在即将进行状态切换之时,再做一些处理(需要的话)。该回调可能失败(平台代码出现意外),失败的话,需要跳至Platform_finish处,调用suspend_ops的finish回调,执行恢复操作。
    • f3)调用dpm_suspend_end,调用所有设备的->suspend_late和->suspend_noirq回调函数(具体可参考“Linux电源管理(4)_Power Management Interface”的描述),suspend late suspend设备和需要在关中断下suspend的设备。需要说明的是,这里的noirq,是通过禁止所有的中断线的形式,而不是通过关全局中断的方式。同样,该操作可能会失败,失败的话,跳至Platform_finish处,执行恢复动作。
    • f4)调用suspend_ops的prepare_late回调(有的话),通知平台代码,以便让其在最后关头,再做一些处理(需要的话)。该回调可能失败(平台代码出现意外),失败的话,需要跳至Platform_wake处,调用suspend_ops的wake回调,执行device的resume、调用suspend_ops的finish回调,执行恢复操作。
    • f5)如果是suspend to freeze,执行相应的操作,包括冻结进程、suspended devices(参数为PM_SUSPEND_FREEZE)、cpu进入idle。如果有任何事件使CPU从idle状态退出,跳至Platform_wake处,执行wake操作。
    • f6)调用disable_nonboot_cpus,禁止所有的非boot cpu。也会失败,执行恢复操作即可。
    • f7)调用arch_suspend_disable_irqs,关全局中断。如果无法关闭,则为bug。
    • f8)调用syscore_suspend,suspend system core。同样会失败,执行恢复操作即可。system core为系统的一些核心功能,如timer、irq、clk等。
    • f9)如果很幸运,以上操作都成功了,那么,切换吧。不过,别高兴太早,还得调用pm_wakeup_pending检查一下,这段时间内,是否有唤醒事件发生,如果有就要终止suspend。
    • f10)如果一切顺利,调用suspend_ops的enter回调,进行状态切换。这时,系统应该已经suspend了……
    • f11)suspend过程中,唤醒事件发生,系统唤醒,该函数接着执行resume动作,并最终返回。resume动作基本上是suspend的反动作,就不再继续分析了。
    • f12)或者,由于意外,suspend终止,该函数也会返回。
  • suspend_enter返回,如果返回原因不是发生错误,且不是wakeup事件。则调用suspend_ops的suspend_again回调,检查是否需要再次suspend。再什么情况下要再次suspend呢?需要看具体的平台了,谁知道呢。
  • 继续resume操作,resume device、start ftrace、resume console、suspend_ops->end等等。
  • 该函数返回后,表示系统已经resume。
  • 3.3.6 suspend_finish

    最后,调用suspend_finish,恢复(或等待恢复)process&thread,还原console。

    static void suspend_finish(void)
    {
            suspend_thaw_processes();
            pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);
            pm_restore_console();
    }
    
    • 恢复所有的用户空间进程和内核线程。
    • 发送suspend结束的通知。
    • 将console切换回原来的。

    3.4 唤醒源设置

    int suspend_enter(suspend_state_t state, bool *wakeup)  
    -->int dpm_suspend_noirq(pm_message_t state)  
        -->void dpm_noirq_begin(void)  
            -->void device_wakeup_arm_wake_irqs(void)  
                -->void dev_pm_arm_wake_irq(struct wake_irq *wirq)  
                    -->enable_irq_wake()
    

    首先dpm_suspend_noirq会禁止所有的中断
    然后enable_irq_wake设置唤醒源中断,调用途径有两种:

    一是先在driver的probe函数中调用dev_pm_set_wake_irq()和device_init_wakeup(),将irq标记为wakeup irq, 这样在如下流程中将标记为wakeup irq的irq为唤醒源:

    二是在driver的suspend函数中主动调用调用;即当系统将要进入suspend模式时,会先调用设备的设置suspend接口进入suspend模式,在该过程中会先判断如果该设备被设置为 wakeup source(通过调用device_may_wakeup()判断),则调用enable_irq_wake()将设备对应的irq设置为wakeup 功能的irq。

    例如一个GPIO按键,在DTB中,设置属性”wakeup-source“为1,在GPIO驱动中

    static struct platform_driver egpio_driver = {
    	.driver = {
    		.name = "htc-egpio",
    		.suppress_bind_attrs = true,
    	},
    	.suspend      = egpio_suspend,
    	.resume       = egpio_resume,
    };
    
    static int egpio_suspend(struct platform_device *pdev, pm_message_t state)
    {
    	struct egpio_info *ei = platform_get_drvdata(pdev);
    
    	if (ei->chained_irq && device_may_wakeup(&pdev->dev))
    		enable_irq_wake(ei->chained_irq);
    	return 0;
    }
    

    一般其他驱动例如USB、Ethnet、触摸屏等都会触发唤醒。就是感觉到有人要使用了就会触发。

    int suspend_enter(suspend_state_t state, bool *wakeup)  
    -->int dpm_suspend_noirq(pm_message_t state)
        -->suspend_device_irqs();
            -->__disable_irq(desc);
    

    为设备中断处理函数,会对每个设备中断执行关闭操作

    3.5 struct platform_suspend_ops

    这个由平台实现,见代码里面只有enter和valid,不全面

    static const struct platform_suspend_ops imx6q_pm_ops = {
            .enter = imx6q_pm_enter,
            .valid = imx6q_pm_valid,
    };
    

    正常的操作接口可以操作psci

    image.png

    一般suspend设计power domain,是按域进行实际硬件操作的,这就需要系统支持power domain的驱动,例如
    drivers/soc/rockchip/pm_domains.c

    static const struct rockchip_domain_info rk3399_pm_domains[] = {
    	[RK3399_PD_TCPD0]	= DOMAIN_RK3399("tcpd0",     BIT(8),  BIT(8),  0,       false),
    	[RK3399_PD_TCPD1]	= DOMAIN_RK3399("tcpd1",     BIT(9),  BIT(9),  0,       false),
    	[RK3399_PD_CCI]		= DOMAIN_RK3399("cci",       BIT(10), BIT(10), 0,       true),
    	[RK3399_PD_CCI0]	= DOMAIN_RK3399("cci0",      0,       0,       BIT(15), true),
    	[RK3399_PD_CCI1]	= DOMAIN_RK3399("cci1",      0,       0,       BIT(16), true),
    	[RK3399_PD_PERILP]	= DOMAIN_RK3399("perilp",    BIT(11), BIT(11), BIT(1),  true),
    	[RK3399_PD_PERIHP]	= DOMAIN_RK3399("perihp",    BIT(12), BIT(12), BIT(2),  true),
    	[RK3399_PD_CENTER]	= DOMAIN_RK3399("center",    BIT(13), BIT(13), BIT(14), true),
    	[RK3399_PD_VIO]		= DOMAIN_RK3399("vio",       BIT(14), BIT(14), BIT(17), false),
    	[RK3399_PD_GPU]		= DOMAIN_RK3399("gpu",       BIT(15), BIT(15), BIT(0),  false),
    	[RK3399_PD_VCODEC]	= DOMAIN_RK3399("vcodec",    BIT(16), BIT(16), BIT(3),  false),
    	[RK3399_PD_VDU]		= DOMAIN_RK3399("vdu",       BIT(17), BIT(17), BIT(4),  false),
    	[RK3399_PD_RGA]		= DOMAIN_RK3399("rga",       BIT(18), BIT(18), BIT(5),  false),
    	[RK3399_PD_IEP]		= DOMAIN_RK3399("iep",       BIT(19), BIT(19), BIT(6),  false),
    	[RK3399_PD_VO]		= DOMAIN_RK3399("vo",        BIT(20), BIT(20), 0,       false),
    	[RK3399_PD_VOPB]	= DOMAIN_RK3399("vopb",      0,       0,       BIT(7),  false),
    	[RK3399_PD_VOPL]	= DOMAIN_RK3399("vopl",      0,       0,       BIT(8),  false),
    	[RK3399_PD_ISP0]	= DOMAIN_RK3399("isp0",      BIT(22), BIT(22), BIT(9),  false),
    	[RK3399_PD_ISP1]	= DOMAIN_RK3399("isp1",      BIT(23), BIT(23), BIT(10), false),
    	[RK3399_PD_HDCP]	= DOMAIN_RK3399("hdcp",      BIT(24), BIT(24), BIT(11), false),
    	[RK3399_PD_GMAC]	= DOMAIN_RK3399("gmac",      BIT(25), BIT(25), BIT(23), true),
    	[RK3399_PD_EMMC]	= DOMAIN_RK3399("emmc",      BIT(26), BIT(26), BIT(24), true),
    	[RK3399_PD_USB3]	= DOMAIN_RK3399("usb3",      BIT(27), BIT(27), BIT(12), true),
    	[RK3399_PD_EDP]		= DOMAIN_RK3399("edp",       BIT(28), BIT(28), BIT(22), false),
    	[RK3399_PD_GIC]		= DOMAIN_RK3399("gic",       BIT(29), BIT(29), BIT(27), true),
    	[RK3399_PD_SD]		= DOMAIN_RK3399("sd",        BIT(30), BIT(30), BIT(28), true),
    	[RK3399_PD_SDIOAUDIO]	= DOMAIN_RK3399("sdioaudio", BIT(31), BIT(31), BIT(29), true),
    };
    

    这个驱动在probe的时候会添加这些domain并赋值回调函数

    	pd->genpd.power_off = rockchip_pd_power_off;
    	pd->genpd.power_on = rockchip_pd_power_on;
    

    3.6 ATF中处理

    image.png
    在ATF代码中,处理smc为

    #define PSCI_CPU_SUSPEND_AARCH64	U(0xc4000001)
    
    std_svc_smc_handler
    	--》psci_smc_handler
    		-->psci_cpu_suspend
    
    #define PSCI_SYSTEM_SUSPEND_AARCH64	U(0xc400000E)
    
    int psci_system_suspend(uintptr_t entrypoint, u_register_t context_id)
    {
    	if (!psci_is_last_on_cpu()) //必须是最后一个on的cpu
    
    	rc = psci_validate_entry_point(&ep, entrypoint, context_id); //判断entrypoint有效性
    
    	psci_query_sys_suspend_pwrstate(&state_info);//对state进行校验
    
    	if (psci_find_target_suspend_lvl(&state_info) < PLAT_MAX_PWR_LVL)
    		return PSCI_E_DENIED;
    	assert(psci_validate_suspend_req(&state_info, PSTATE_TYPE_POWERDOWN)
    						== PSCI_E_SUCCESS);
    	assert(is_local_state_off(
    			state_info.pwr_domain_state[PLAT_MAX_PWR_LVL]) != 0);
    
    	//设置cpu进入suspend
    	rc = psci_cpu_suspend_start(&ep,
    				    PLAT_MAX_PWR_LVL,
    				    &state_info,
    				    PSTATE_TYPE_POWERDOWN);
    
    	return rc;
    }
    

    psci_cpu_suspend_start函数里面可以自己看下,最后执行了wfi指令使cpu down

    后记

    休眠唤醒流程的确很复杂,直接看代码不同平台实现差异很大,看懂也比较难,我们能做的就是知道大致原理,最后还是要通过PMU或者SCP去实现,都是要区分power domain。然后在需求开发的时候,我们调研几个平台的实现就可以自己攒一个实现了。

    “啥都懂一点,啥都不精通,

    干啥都能干,干啥啥不是,

    专业入门劝退,堪称程序员杂家”。

    后续会继续更新,纯干货分析,欢迎分享给朋友,欢迎评论交流!

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