当前位置：首页 > news >正文

Telink BLE 低功耗学习

news 2025/7/22 13:04:32

低功耗管理（Low Power Management）也可以称为功耗管理（Power Management），本⽂档中会简称为PM。

Telink低功耗解惑

我查阅多连接SDK开发手册时，低功耗管理章节看了两三遍也没太明白，有以下几个问题一直没得以解决，比较困惑，麻烦大神给点指
进入低功耗好像只有cpu_sleep_wakeup（）这个API可以设置进入低功耗的时间，而且还只有200+秒钟，而且只有timer和pad两种唤醒方式；那么

等到有master发送连接请求了，再退出sleep，等上5秒之后，如果主机还没发送需要的信号，slave又重新进入sleep，如果发送了就不进入sleep，又应该如何设置呢？
如果想设置更长的睡眠时间怎么设置呢？
如果用串口唤醒的话，怎么设置呢？
以及比如下面这情况，是通过cpu_sleep_wakeup（）API设置的吗？，通过这个API设置的tick和这里的sleep时间有关吗？这情况和这个API有什么关系呢？

回答：

(1)(4) 在Telink BLE Multiple Connection SDK中，如果当前有BLE任务，广播/扫描/连接，睡眠由BLE stack进行管控，用户不需要介入，但是用户可以在app_process_power_management()使用blc_pm_setSleepMask()配置当前是否暂时关闭sleep，比如当前正在按键或进行OTA。
(3) 如果用串口唤醒的话，建议配置UART_Rx_GPIO为低电平唤醒API cpu_set_gpio_wakeup()，在回调BLT_EV_FLAG_SLEEP_ENTER里将UART_Rx_GPIO配置为GPIO模式，在回调BLT_EV_FLAG_SUSPEND_EXIT里将UART_Rx_GPIO配置为UART模式。

当没有BLE任务(广播关闭/扫描关闭/连接断开)，BLE stack不进行睡眠管控，程序在main_loop()循环转，这时用户可以使用API cpu_sleep_wakeup()自行管理睡眠时间，

(2)当期望睡眠时间大于268秒可以使用API cpu_long_sleep_wakeup_32k_rc()自行管理睡眠时间。

如果只打开BLE_APP_PM_ENABLE，协议栈在任务空闲时只会进入suspend。如果同时打开BLE_APP_PM_ENABLE和PM_DEEPSLEEP_RETENTION_ENABLE，协议栈在任务空闲时会进入suspend或deepsleep retention，会根据任务空闲的时间来选择进入哪个睡眠模式，空闲时间长进入deepsleep retention，空闲时间短进入suspend，空闲时间的门限是API blc_pm_setDeepsleepRetentionThreshold()设置的，默认配置为95ms。

注：

对于uart的接收GPIO作为串口唤醒；在回调BLT_EV_FLAG_SUSPEND_ENTER里将UART_Rx_GPIO配置为GPIO模式，在回调BLT_EV_FLAG_SUSPEND_EXIT里将UART_Rx_GPIO配置为UART模式。

bls_app_registerEventCallback(BLT_EV_FLAG_SUSPEND_EXIT, &task_suspend_exit);
bls_app_registerEventCallback(BLT_EV_FLAG_SUSPEND_ENTER, &task_suspend_enter);

在回调函数 task_suspend_exit中UART_Rx_GPIO配置为UART模式，task_suspend_enter中UART_Rx_GPIO配置为GPIO模式。

空闲时间的门限是API blc_pm_setDeepsleepRetentionThreshold()设置的，默认配置为95ms。

这个95ms的值，不是唯一固定的，你要看你的SDK中，power management initialization中，是否有规定了adv和conn的门限值。

低功耗唤醒源

MCU 的suspend/deepsleep/deepsleep retention 在硬件上有2 个唤醒源：TIMER、GPIO PAD。

唤醒源PM_WAKEUP_TIMER 来⾃硬件32k timer（32k RC timer or 32k Crystal timer）。32k timer 在SDK 中已经被正确初始化，user 在使⽤时不需要任何配置，只需要在cpu_sleep_wakeup() 中设置该唤醒源即可。
唤醒源PM_WAKEUP_PAD 来⾃GPIO 模块，除MSPI 4 个管脚外所有的GPIO（PAx/PBx/PCx/PDx）的⾼低电平都具有唤醒功能。

配置GPIO PAD 唤醒sleep mode 的API：
typedef enum{
Level_Low=0,
Level_High =1,
} GPIO_LevelTypeDef;

void cpu_set_gpio_wakeup (GPIO_PinTypeDef pin, GPIO_LevelTypeDef pol, int en);

pin 为GPIO 定义。
pol 为唤醒极性定义：Level_High 表⽰⾼电平唤醒，Level_Low 表⽰低电平唤醒。
en: 1 表⽰enable，0 表⽰disable。

举例说明：
cpu_set_gpio_wakeup (GPIO_PC2, Level_High, 1); //GPIO_PC2 PAD 唤醒打开, ⾼电平唤醒
cpu_set_gpio_wakeup (GPIO_PC2, Level_High, 0); //GPIO_PC2 PAD 唤醒关闭
cpu_set_gpio_wakeup (GPIO_PB5, Level_Low, 1); //GPIO_PB5 PAD 唤醒打开, 低电平唤醒
cpu_set_gpio_wakeup (GPIO_PB5, Level_Low, 0); //GPIO_PB5 PAD 唤醒关闭

低功耗模式的进⼊和唤醒

设置MCU 进⼊睡眠和唤醒的API 为：

int cpu_sleep_wakeup (SleepMode_TypeDef sleep_mode, SleepWakeupSrc_TypeDef wakeup_src, unsigned int wakeup_tick);

第⼀个参数sleep_mode：设置sleep mode，有以下4 个选择，分别表⽰suspend mode、deepsleep mode、deepsleep retention 16K Sram、deepsleep retention 32K Sram。

typedef enum {
SUSPEND_MODE = 0,
DEEPSLEEP_MODE = 0x80,
DEEPSLEEP_MODE_RET_SRAM_LOW16K = 0x43,
DEEPSLEEP_MODE_RET_SRAM_LOW32K = 0x07,
}SleepMode_TypeDef;

第⼆个参数wakeup_src：设置当前的suspend/deepsleep 的唤醒源，参数只能是PM_WAKEUP_PAD、PM_WAKEUP_TIMER 中的⼀个或者多个。如果wakeup_src 为0，那么进⼊低功耗sleep mode 后，⽆法被唤醒。
第三个参数“wakeup_tick”：当wakeup_src 中设置了PM_WAKEUP_TIMER 时，需要设置wakeup_tick来决定timer 在何时将MCU 唤醒。如果没有设置PM_WAKEUP_TIMER 唤醒，该参数⽆意义。

wakeup_tick 的值是⼀个绝对值，按照本⽂档前⾯介绍的System Timer tick 来设置，当System Timer tick 的值达到这个设定的wakeup_tick 后，sleep mode 被唤醒。wakeup_tick 的值需要根据当前的System Timer tick的值，加上由需要睡眠的时间换算成的绝对时间，才可以有效地控制睡眠时间。如果没有考虑当前的SystemTimer tick，直接对wakeup_tick 进⾏设置，唤醒的时间点就⽆法控制。
由于wakeup_tick 是绝对时间，必须在32bit 的System Timer tick 能表⽰的范围之内，所以这个API 能表⽰的最⼤睡眠时间是有限的。⽬前的设计是最⼤睡眠时间为32bit 能表⽰的最⼤System Timer tick 对应时间的7/8。System Timer tick 最⼤能表⽰⼤概268s，那么最⻓sleep 时间时间为268*7/8=234 s，即下⾯delta_Tick不能超过234 s, 若需要更⻓的睡眠时间，user 可以调⽤⻓睡眠函数，具体可参考4.2.7 章节。

cpu_sleep_wakeup(SUSPEND_MODE, PM_WAKEUP_TIMER, clock_time() + delta_tick);

cpu_sleep_wakeup (SUSPEND_MODE , PM_WAKEUP_PAD, 0);

cpu_sleep_wakeup (SUSPEND_MODE , PM_WAKEUP_PAD | PM_WAKEUP_TIMER,
clock_time() + 50* CLOCK_16M_SYS_TIMER_CLK_1MS);

deepsleep mode

cpu_sleep_wakeup (DEEPSLEEP_MODE, PM_WAKEUP_PAD, 0);

cpu_sleep_wakeup (DEEPSLEEP_MODE_RET_SRAM_LOW32K , PM_WAKEUP_TIMER, clock_time() + 8*
↪ CLOCK_16M_SYS_TIMER_CLK_1S);

cpu_sleep_wakeup (DEEPSLEEP_MODE_RET_SRAM_LOW32K , PM_WAKEUP_PAD | PM_WAKEUP_TIMER,clock_time()
↪ + 10* CLOCK_16M_SYS_TIMER_CLK_1S);

低功耗运行流程

no sleep
1. 如果没有sleep mode，MCU 的运⾏流程为在while(1) 中循环，反复执⾏“Operation Set A” - >“Operation Set B”。
suspend
1. 如果调⽤cpu_sleep_wakeup 函数进⼊suspend mode，当suspend 被唤醒后，相当于cpu_sleep_wakeup 函数的正常退出，MCU 运⾏到“Operation Set B”。
2. suspend 是最⼲净的sleep mode，在suspend 期间所有的Sram 数据能保持不变，所有的数字/模拟寄存器状态也保持不变（只有⼏个特殊的例外）；suspend 唤醒后，程序接着原来的位置运⾏，⼏乎不需要考虑任何sram和寄存器状态的恢复。suspend 的缺点是功耗偏⾼。
deepsleep
1. 如果调⽤cpu_sleep_wakeup 函数进⼊deepsleep mode，当deepsleep 被唤醒后，MCU 会重新回到Runhardware bootloader。
2. 可以看出，deepsleep wake_up 跟Power on 的流程是⼏乎⼀致的，所有的软硬件初始化都得重新做。MCU 进⼊deepsleep 后，所有的Sram 和数字/模拟寄存器（只有⼏个模拟寄存器例外）都会掉电，所以功耗很低，MCU 电流⼩于1uA。
deepsleep retention
1. 如果调⽤cpu_sleep_wakeup 函数进⼊deepsleep retention mode，当deepsleep retention 被唤醒后，MCU会重新回到Run software bootloader。
2. deepsleep retention 是介于suspend 和deepsleep 之间的⼀种sleep mode。
3. suspend 因为要保存所有的sram 和寄存器状态⽽导致电流偏⾼；deepsleep retention 不需要保存寄存器状态，Sram 只保留前16K（或32K）不掉电，所以功耗⽐suspend 低很多，只有2uA 左右。
4. deepsleep wake_up 后需要把所有的流程重新运⾏⼀遍，⽽deepsleep retention 可以跳过“Run hardware bootloader”这⼀步，这是因为Sram 的前16K（32K）上数据是不丢的，不需要再从flash 上重新拷⻉⼀次。但由于Sram 上retention area 有限，“run software bootloader”⽆法跳过，必须得执⾏；由于deepsleep retention ⽆法保存寄存器状态，所以system initilization 必须执⾏，寄存器的初始化需要重新设置。deepsleep retention wake_up 后的user initilization 可以做⼀些优化改进，和MCU power on/deepsleep wake_up 后的user initilization 做区分处理，参考本⽂档后⾯的介绍。

API

int pm_is_MCU_deepRetentionWakeup(void);

return 值为1，表⽰deepsleep retention wake_up；return 值为0，表⽰power on 或deepsleep wake_up。

void bls_pm_setSuspendMask (u8 mask);
u8 bls_pm_getSuspendMask (void);

mask可以有多个选择

#define SUSPEND_DISABLE 0
#define SUSPEND_ADV BIT(0)
#define SUSPEND_CONN BIT(1)
#define DEEPSLEEP_RETENTION_ADV BIT(2)
#define DEEPSLEEP_RETENTION_CONN BIT(3)

SUSPEND_DISABLE 表⽰sleep disable，不允许MCU 进⼊suspend 和deepsleep retention。

SUSPEND_ADV 和DEEPSLEEP_RETENTION_ADV 分别⽤于控制Advertising state 时MCU 进⼊suspend 和deepsleep retention。

SUSPEND_CONN 和DEEPSLEEP_RETENTION_CONN 分别⽤于控制Conn state Slave role 时MCU 进⼊suspend和deepsleep retention。

SDK 低功耗sleep mode 的设计上，deepsleep retention 是suspend 的替代模式，⽬的是降低sleep mode 的功耗。
以Conn state slave role 为例，SDK ⾸先得看到bltPm.suspend_mask 中SUSPEND_CONN 是否⽣效，才可以进⼊suspend。在可以进⼊suspend 的基础上，根据实际情况再结合bltPm.suspend_mask 中DEEPSLEEP_RETENTION_CONN 是否⽣效，才能决定此时suspend mode 是否被切换为deepsleep retention mode。

所以如果user 希望MCU 进⼊suspend，打开SUSPEND_ADV/SUSPEND_CONN 即可；如果希望MCU 进⼊deepsleep retention mode，必须同时打开SUSPEND_CONN 和DEEPSLEEP_RETENTION_CONN。

该API 最常⽤的3 种情况如下：

bls_pm_setSuspendMask(SUSPEND_DISABLE);

MCU 不允许进⼊sleep mode。

bls_pm_setSuspendMask(SUSPEND_ADV | SUSPEND_CONN);

MCU 在Advertising state 和Conn state Slave role 只允许进⼊suspend，但是不允许进⼊deepsleep retention

bls_pm_setSuspendMask(SUSPEND_ADV | DEEPSLEEP_RETENTION_ADV
|SUSPEND_CONN | DEEPSLEEP_RETENTION_CONN);

MCU 在Advertising state 和Conn state Slave role 允许进⼊suspend 和deepsleep retention，具体进⼊哪种？sleep mode 由当前sleep 的时间⻓度决定。

阈值：

blc_pm_setDeepsleepRetentionThreshold(43, 43);

设置43ms

以⼀个10ms connection interval * (99 + 1) = 1s 的⻓连接为例进⾏说明：

在Conn state slave role 时，由于应⽤层的任务、⼿动latency 的设置等，会导致MCU suspend 时可能出现10ms、20ms、50ms、100ms、1s 等时间值。根据43ms 的阈值设置，MCU 会⾃动将50ms、100ms、1s 等suspend 切换为deepsleep retention，⽽10ms、20ms 等suspend 还是维持suspend，这样的处理可以保证⼀个最优的功耗。

connection latency ⽣效时的Sleep 时序

if(conn_latency != 0)
{latency_use = bls_calculateLatency();T_wakeup = T_brx + (latency_use +1) * conn_interval;
}
else
{T_wakeup = T_brx + conn_interval;
}

当BLE slave 经过connection parameters update（连接参数更新）流程，conn_latency ⽣效后，sleep wake_up的时间为
T_wakeup = T_brx + (latency_use +1) * conn_interval;
下图所⽰为⼀个conn_latency ⽣效时的sleep 时序，此时latency_use= 2。

conn_latency 没有⽣效时，sleep 的时间最⻓不超过1 个connection interval (⼀般都⽐较⼩）。由于conn_latency的⽣效，sleep 的时间可能会出现⼀个⽐较⼤的值，如1s、2s 等，系统功耗可以变得⾮常低。⻓sleep 期间使⽤功耗更⼩的deepsleep retention mode 才变得有意义。