Linux standby 開發指南

1 前言

1.1 文檔簡介

介紹 Standby 模塊配置和調試方法。

1.2 目標讀者

Standby 模塊開發、維護人員。

1.3 適用范圍

表 1-1: 適用產品列表

產品名稱	內核版本	驅動文件
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 模塊介紹

2.1 模塊功能介紹

? 休眠喚醒指系統進入低功耗和退出低功耗模式，一般稱之為 Standby。standby 分為 super standby 和 normal standby，區別是 cpu 是否掉電。

? 假關機是類似 standby 的一種低功耗模式。進入假關機，系統會先復位，再進入低功耗模式，等待喚醒源；檢測到喚醒源，系統退出假關機，直接從低功耗模式復位重啟。適用于 OTT 類產品代替常規的關機，實現紅外/藍牙開機功能。

2.2 相關術語介紹

表 2-1: 術語介紹

術語	說明
Super standby	Vdd_cpu 掉電或 Core 掉電，dram 進入 self refresh 狀態
Normal standby	CPUX WFI，dram 進入 self refresh 狀態
Fake Poweroff	假關機，類似 standby，主要區別是系統退出假關機會重啟，而不是喚醒
SCP/CPUS	全志平臺輔助進行電源管理的協處理器

2.3 模塊配置介紹

2.3.1 Device Tree 配置說明

設備樹中存在的是該類芯片所有平臺的模塊配置，設備樹文件的路徑為：kernel/linux-4.9/arch/arm64（32 位平臺為 arm）/boot/dts/sunxi/CHIP.dtsi(CHIP 為研發代號，如sun50iw10p1 等)。Standby 模塊在 dtsi 中無用戶可用配置。

2.3.2 board.dts 配置說明

board.dts 用于保存每一個板級平臺的設備信息（如 demo 板，perf1 板等），里面的配置信息會覆蓋上面的 Device Tree 默認配置信息。

? standby 參數配置

描述系統資源的相關信息。例如，“vdd-cpu = <0x00000006>;”，其中各個 bit 代表 PMU 的各路供電，則 vdd-cpu 使用 PMU的第二、三路供電。

“osc24m-on = <0x1>;”，表示系統休眠后 osc24m 是否關閉，0x0 表示關閉，0x1 表示不關閉。

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, 沒有外掛 PMU，即硬件上不支持 vdd-sys/vdd-cpu 掉電，故R528/v853 board.dts 不需要該信息（standby_param）。

? 喚醒源配置

以 RTC 模塊為例，RTC 驅動支持通過 “wakeup-source” 配置是否作為喚醒源；在 RTC 模塊節點下添加 “wakeup-source” 屬性，則可以設置為喚醒源。

rtc: rtc@07000000 {

compatible = "allwinner,sunxi-rtc";

device_type = "rtc";

wakeup-source;

...

};

? GPIO 為喚醒源配置

下面以 gpio-key 驅動為例, 演示一下 gpio 作為 wakeup-source 的代碼編寫:

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屬性.需要設備驅動自己去解析該屬性,如果有,則表示設備具有wakeup source功能.

2.gpios:配置gpio的mux,pull,drive,data等屬性,如上的配置代表把PH9設置為6號功能(中斷功能),下拉,驅動能力為2,data值為1.

? 假關機參數配置

描述系統關機的方式及假關機時需要用到的系統資源。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 代表當系統啟動時檢測到是適配器上電啟動則進入假關機（H700 TV）；0x1 不做適配器上電檢測判斷，按普通的假關機判斷流程；

“irkey_used = <0x0>;”，當前代碼并未解析該節點，為無用節點，不影響假關機流程；

“pmukey_used = <0x0>;”，當前代碼并未解析該節點，為無用節點，不影響假關機流程；

“pmukey_num = <0x0>;”，當前代碼并未解析該節點，為無用節點，不影響假關機流程；

“led_power = <0x0>;”，當前代碼并未解析該節點，為無用節點，不影響假關機流程；

“led_state = <0x0>;”，當前代碼并未解析該節點，為無用節點，不影響假關機流程；

“pinctrl-0 = <&standby_blue>;”，LED 顯示需要用到的 pinctrl 配置（其中一種顏色）；

“pinctrl-1 = <&standby_red>;”，LED 顯示需要用到的 pinctrl 配置（其中一種顏色）；

“pinctrl-2 = <&standby_bt>;”，外部喚醒源（如藍牙/wifi/rtc 模塊）喚醒系統時拉對應 gpio，高脈沖有效，高脈沖持續時間需要大于 200 ms；

“pinctrl-3 = <&standby_bt>;”，外部喚醒源（如藍牙/wifi/rtc 模塊）喚醒系統時拉對應 gpio，低脈沖有效，低脈沖持續時間需要大于 200 ms；

“ir_power_key_code = <0x40>;”，ir 模塊特定數據的碼值，根據方案需求進行配置；

“ir_addr_code = <0xfe01>;”，ir 模塊特定地址的碼值，根據方案需求進行配置。

表 2-2: 平臺支持喚醒源列表

平臺/喚醒源	非CPUS域GPIO	CPUS域GPIO	POWER-KEY	RTC	USB	紅外	藍牙/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 配置說明

linux-4.9 內核版本：在命令行中進入 linux 目錄，執行 make ARCH=arm64 menuconfig(32 位系統為 make ARCH=arm menuconfig) 進入配置主界面 (Linux-5.4 內核版本執行：./build.sh menuconfig)，并按以下步驟作。

? 內核 PSCI 選項

Kernel Features --->

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

? 內核 CPUIDLE 相關選項（可選）

CPU Power Management --->

CPU Idle --->

[*] CPU idle PM support

ARM CPU Idle Drivers --->

[*] Generic ARM/ARM64 CPU idle Driver

? 內核 POWER 相關選項

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

? 內核 FAKE_POWEROFF 相關選項

Device Drivers --->

[*] Real Time Clock --->

[*] support ir fake poweroff

2.3.4 uboot-2018 配置

? uboot-2018 FAKE_POWEROFF 相關配置

在平臺的 defconfig 中，將 CONFIG_ATF_BOX_STANDBY 配置為 Y

CONFIG_ATF_BOX_STANDBY = Y;

2.4 源碼結構介紹

Standby 的源代碼位于內核 kernel/power/目錄下：

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 驅動框架介紹

休眠喚醒指系統進入低功耗和退出低功耗模式，一般稱之為 Standby。休眠過程由應用發起，經由內核的電源管理框架來進行休眠喚醒管理工作，如果存在 CPUS（一顆集成在 IC 內部的對電源進行管理的 openrisc 核，是 SoC 內置的超低功耗硬件管理模塊），最終會傳遞到到 CPUS。因此休眠喚醒類出現問題的可能為應用層、內核層、CPUS 層，如果不存在 CPUS，則 CPU 進入WFI。休眠喚醒流程圖如下，虛線部分為部分內核實現。

圖 2-1: standby 驅動總體結構

圖 2-2: linux standby 流程

3 FAQ

3.1 調試方法

3.1.1 調試節點

? pm_test 節點

該節點可用于測試 linux 部分休眠喚醒功能。Eg：echo x > /sys/power/pm_test。

Freezer：表明，任務凍結后，等待 5s，即返回，執行喚醒動作。

Devices: 表明，設備凍結后，等待 5s, 即返回，執行喚醒動作。

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

Processors: 凍結 non-boot cpu 后，等待 5s, 即返回，執行喚醒動作。

Core: 凍結 timer 等系統資源后，等待 5s, 即返回，執行喚醒動作。

None: 表明，整個休眠流程全部走完，等待喚醒源喚醒。

? wake_lock 節點

該節點可查看安卓系統 wake lock 狀態，安卓系統在持鎖時不會進入深度睡眠流程 (Suspend-to-mem)。Eg: cat /sys/power/wake_lock。

? wakeup_sources 節點

該節點可查看系統喚醒源的情況。Eg：cat /sys/kernel/debug/wakeup_sources。

3.2 常見問題

3.2.1 系統被錯誤喚醒

3.2.1.1 系統被定時器喚醒

問題現象

休眠后，自動被喚醒，過會自動進入休眠，屏幕黑屏，串口有輸出。

問題分析

系統休眠后自動被喚醒，原因可能是，某些應用或者后臺進程，通過設置鬧鐘的方式，定時喚醒系統。

當出現如下打印，表示 Linux 已經休眠完成，準備進入 CPUS 休眠階段：

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

當出現以上打印后自動喚醒，則查看如下打印：

[ 3466.063570] wake up source:0x80000 //H3 linux4.4平臺 [21676.174594] [pm]platform wakeup, standby wakesource is:0x100000 //H5/H6 linux-3.10平臺 后面的數字代表喚醒源，根據數字定位喚醒源，定位喚醒源后再判斷為何被喚醒。 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

使用范圍適用于非 psci1.0 版本，詳見 dts 文件 psci 節點配置。

常見場景：android 某些應用或者后臺進程，會通過設置鬧鐘的方式，定時喚醒系統，當判斷喚醒源為 0x100000 時，大多數為該原因導致。

問題解決

確認是某些應用或者后臺進程設置鬧鐘定時喚醒系統，方案開發人員可以自行解決。

3.2.1.2 系統被其他喚醒源喚醒

問題現象

休眠后，被異常喚醒。

問題分析

系統休眠后被異常喚醒，原因可能是，被其他非預期的喚醒源喚醒。

查看喚醒源。對應的代碼路徑在：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)

查看關鍵打印：

platform wakeup, standby wakesource is:0x800000

此時對應的是 gpio 喚醒。

問題解決

確認是其他非預期的喚醒源喚醒系統，方案開發人員可以自行解決。

3.2.2 系統不能被喚醒

3.2.2.1 休眠后無法喚醒

問題現象

系統休眠后無法喚醒。

問題分析

系統休眠后無法喚醒，原因可能有：

? 模塊休眠失敗。

查看是否模塊休眠失敗，輸入以下命令，確認是否在內核休眠喚醒模塊出異常。

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

? 若上述無異常打印，則認為是 Linux 后的階段出現異常。

不斷電重啟系統，將啟動時候的 RTC 寄存器的信息發給休眠模塊負責人，根據 RTC 寄存器信息判斷。

[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

問題解決

? 模塊休眠失敗。確認是模塊休眠失敗，方案開發人員可以自行解決。

? Linux 后的階段出現異常。將復位重啟時的 RTC 寄存器信息發給相關負責人。

3.2.2.2 喚醒源不支持喚醒

問題現象

休眠后，喚醒源無法喚醒系統，串口沒有輸出。

問題分析

休眠后，喚醒源無法喚醒，可能是喚醒源不支持。

? cpus 休眠后異常。

當出現如下打印時表示 Linux 休眠已經完畢，此時喚醒不了，則可能是 cpus 退出休眠失敗，或者喚醒源不對。

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

通過以下手段可以判斷 cpus 休眠后是否正常運行，以下命令表示休眠后 cpus 過一定時間軟件自動喚醒。

如果串口能正常打印，wake up source 為 0x400000，則表示 cpus 是正常運行的，這時應該排查一下系統是否支持相應的喚醒源。

? 喚醒源不支持。

確認喚醒源不支持的情況。

問題解決

? cpus 休眠后異常。

將復位重啟時的 RTC 寄存器信息發給相關負責人。

? 喚醒源不支持。

將喚醒源的情況發給相關負責人。

3.2.2.3 紅外遙控器不能喚醒系統

問題現象

紅外遙控不能喚醒系統。

問題分析

紅外遙控喚醒需要配置喚醒源。

問題解決

紅外遙控器默認支持 NEC 紅外協議遙控器喚醒，也支持 RC5 紅外協議遙控器喚醒，但是需要在sys_config.fex 進行配置，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 //置為0 支持NEC 紅外協議遙控喚醒，配置為0 支持RC5 紅外協議遙控喚醒

對于同一協議的紅外遙控器，能支持喚醒的個數也是有限的，具體在 sys_config.fex 配置 s_cir0 節點。

ir_power_key_code0 = 0x57 //遙控POWER 值 ir_addr_code0 = 0x9f00 //遙控設備碼 ir_power_key_code1 = 0x1a ir_addr_code1 = 0xfb04

3.2.2.4 USB設備不能喚醒系統

問題現象

USB 不能喚醒系統。

問題分析

USB 需要設置為喚醒源。

問題解決

USB 設備喚醒需要系統支持 USB_STANDBY，需要在 sys_config.fex 配置 usbc* 節點。需要

注意 [usbc0] usb_wakeup_suspend = 1 //1 表示支持 USB0 喚醒，0 表示屏蔽該喚醒源。

3.2.2.5 hdmi_cec 不能喚醒系統

問題現象

HDMI 不能喚醒系統。

問題分析

HDMI 需要設置為喚醒源。

問題解決

需要在 sys_config.fex 配置 hdmi 節點。

[hdmi] hdmi_cec_support = 1 hdmi_cec_super_standby = 1

3.2.2.6 cpus 退出休眠失敗

問題現象

休眠后，無法喚醒，串口沒有輸出。

問題分析

可能是 cpus 退出休眠失敗。

如果通過寫 time_to_wakeup 命令，系統沒法正常喚醒，則考慮是 cpus 退出休眠失敗的了，這時需要短接 reset 腳重啟系統（注意不是完全斷電，完全斷電將無法保留 RTC 值），然后將 boot 階段打印的 RTC 碼值發送給休眠喚醒負責人，定位問題。

[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

問題解決

? 確認是否 dram 錯誤。

? 確認是否上下電時序錯誤。

? 將復位重啟時的 RTC 寄存器信息發給相關負責人。

3.2.3 系統無法休眠

3.2.3.1 系統持鎖無法休眠

問題現象

系統持鎖，suspend 失敗。

問題分析

suspend 失敗，可能是系統持鎖阻止休眠。

問題解決

? 安卓查看是否有持鎖相關信息：

dumpsys power | grep PART

? 內核中是否有相關持鎖信息：

cat /sys/kernel/debug/wakeup_sources

查看 active_since 項，若對應模塊不為 0，則該模塊一直阻止系統進入休眠，查看該模塊是否異常；

cat /sys/power/wake_lock

查看是否有安卓申請的鎖。

? Linux devices driver suspend 失敗：

3.2.3.2 Android 系統持鎖無法休眠

問題現象

定時休眠到時后，屏幕亮屏，串口可以輸入，系統無法休眠。

問題分析

系統無法休眠，確認 Android 是否支持，是否禁止定時休眠。

串口輸入 dumpsys power，查看如下打印。如果發現 mStayOn=true，則系統是不支持定時休眠功能，可以將該屬性設置成 false；另外 screen off timeout 表示休眠時間，可通過該值判斷你設置的定時時間是否正確；如果是 androidN ，screen off timeout 還取決于 Sleep timeout，Sleep timeout 的值比 Screen off timeout 小時，系統取 Sleep timeout 當做定時休眠的時間，當 Sleep timeout 為-1 時，也表示系統無法定時休眠。如果是以上情況可咨詢 android 系統的同事，修改相應的屬性。

Power Manager State: ...... mStayOn=true //true 保持常亮，false 可以支持定時休眠 Sleep timeout: -1 ms //只有androidN 平臺無該該值，定時休眠時間 Screen off timeout: 1800000 ms //定時滅屏時間 Screen dim duration: 7000 ms //屏保時間

常見場景：eng 固件開發階段為了測試長時間老化的測試項，會禁止系統定時進入休眠。

問題解決

確認是 Android 系統持鎖阻止休眠，方案開發人員可以自行解決。

3.2.4 休眠喚醒過程中掛掉

3.2.4.1 分階段過程掛掉

問題現象

在 Linux 某個階段出現的休眠或者喚醒失敗。

問題分析

打開內核選項

CONFIG_PM_DEBUG=y

查看具體失敗在哪個階段：

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

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

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

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

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

echo mem > /sys/power/state 測試分階段休眠喚醒。

問題解決

確認是哪個階段出現的休眠或者喚醒失敗，方案開發人員可以自行解決。