1. 电源管理概述：为什么需要电源管理？
大家好，我是老李。做嵌入式Linux内核开发十几年了，今天咱们聊聊电源管理。
你可能会问：为什么非要搞电源管理？
说白了，就两个原因：省电和散热。
我刚开始做嵌入式那会儿，遇到一个手持设备项目。电池容量就那么大，客户要求待机一周。不加电源管理？那是不可能的。后来我学乖了，每个项目一开始就把电源管理框架搭好。
你想想看，手机、平板、IoT设备，哪个不是靠电池活着？就算插电的设备，发热问题也够你头疼的。我见过一个路由器项目，因为没做好CPU调频，夏天直接过热重启。嗯，那场面挺尴尬的。
Linux电源管理子系统整体架构
Linux的电源管理，不是一两个驱动就能搞定的。它是一个完整的子系统。我习惯把它分成几个层次来看：
核心思想：谁用谁管理，不用就休眠。能省则省，能降则降。
下面这张图，是我自己画的架构图。你看一眼，心里就有数了。
各模块是干什么的？
咱们从上往下捋一遍。
PM Core — 电源管理核心
这是整个子系统的大脑。它负责协调所有电源管理动作。比如系统要休眠了，PM Core会通知每个驱动：兄弟，准备睡觉了。驱动收到信号，保存状态、关掉外设。
我遇到过最坑的事，就是某个驱动在suspend回调里没处理好，导致系统睡下去就醒不过来。排查了三天，最后发现是GPIO没配置成唤醒源。嗯，这种坑踩过一次就记住了。
PM QOS — 服务质量约束
这个模块说白了就是讨价还价。比如你在放视频，GPU说：我要高频，不然卡顿。CPU说：我也要高频，不然解码跟不上。PM QOS就负责收集这些需求，然后给一个折中方案。
举个例子：
// 某个驱动要求CPU最低频率不低于1.2GHz
pm_qos_add_request(&req, PM_QOS_CPU_FREQ_MIN, 1200000);这样系统就不会为了省电把频率降得太低，导致用户体验变差。
Runtime PM — 运行时电源管理
这是我最喜欢的模块。它让设备在不用的时候自动休眠，用的时候自动唤醒。不需要用户插手。
比如一个USB鼠标，你不动它几秒钟，它自动进入低功耗模式。你一动，它立刻醒来。整个过程对用户完全透明。
我的经验：Runtime PM的难点在于唤醒延迟。有些设备从休眠到就绪需要几十毫秒。如果用户操作频繁，频繁唤醒反而更耗电。所以要根据使用场景调整休眠策略。
Suspend/Resume — 系统休眠与唤醒
这个大家应该不陌生。手机按一下电源键，屏幕灭了，系统进入休眠。再按一下，瞬间亮起。这就是Suspend/Resume在干活。
Linux支持多种休眠模式：
| 模式 | 省电程度 | 唤醒延迟 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| Suspend-to-Idle | 低 | 毫秒级 | 手机待机 |
| Suspend-to-RAM (STR) | 中 | 百毫秒级 | 笔记本合盖 |
| Suspend-to-Disk (STD) | 高 | 秒级 | 台式机休眠 |
注意：移植Suspend/Resume时，一定要确认SoC的唤醒源配置。我曾经在一个项目里，因为RTC唤醒没配好，设备睡下去就再也醒不来了。最后只能拔电池。
CPUFreq — CPU频率调节
CPU是耗电大户。CPUFreq就是根据负载动态调整CPU频率和电压。负载高就升频，负载低就降频。
常见的调频策略：
- performance：一直跑最高频，性能优先
- powersave：一直跑最低频，省电优先
- ondemand：根据负载动态调整，比较激进
- interactive：Android常用的策略，响应快
- schedutil：基于调度器负载的调频，比较精准
我个人习惯用schedutil。它跟调度器配合得好，不会出现「明明CPU很闲，频率还很高」的情况。
CPUIdle — CPU空闲管理
CPU没事干的时候，不能让它空转。CPUIdle负责让CPU进入各种睡眠状态（C-State）。
C-State越深，省电越多，但唤醒延迟也越大。比如：
- C0：运行状态
- C1：暂停（HALT）
- C2：停止时钟
- C3：关闭PLL，电压降低
嗯，这里要注意：不是C-State越深越好。如果中断频繁，CPU刚睡下就被唤醒，来回切换反而更耗电。所以要根据中断频率选择合适的C-State。
Devfreq — 设备频率调节
Devfreq是CPUFreq的「兄弟」。它负责管理非CPU设备的频率，比如GPU、DDR、总线等。
举个例子：
// 注册一个devfreq设备，使用simple_ondemand策略
struct devfreq *df = devfreq_add_device(dev, &my_devfreq_governor, NULL);我在一个平板项目里，用Devfreq动态调整GPU频率。玩游戏时GPU跑满，看网页时降到最低。电池续航直接提升了30%。
总结一下
Linux电源管理子系统，说白了就是一套「能省则省」的机制。PM Core是大脑，PM QOS是协调员，Runtime PM是自动开关，Suspend/Resume是总开关，CPUFreq和CPUIdle管CPU，Devfreq管其他设备。
移植的时候，我的建议是：先跑通Suspend/Resume，再搞Runtime PM，最后优化CPUFreq和CPUIdle。一步一步来，别想一口吃成胖子。
好了，这一章就聊到这儿。下一章咱们开始动手，看看怎么把电源管理框架移植到你的板子上。