Raspberry Pi 硬件（十二）

下表描述了不同 Raspberry Pi 型号在各种工作负载期间消耗的功率（以安培为单位）：

注意：这些测量使用标准 Raspberry Pi OS 映像（截至 2016 年 2 月 26 日，或 Raspberry Pi 4 为 2019 年 6 月的最新映像），在室温下，Raspberry Pi 连接到 HDMI 显示器、USB 键盘和 USB 鼠标。Raspberry Pi 3 Model B 连接到无线 LAN 接入点，Raspberry Pi 4 连接到以太网。所有这些功率测量值都是近似值，不考虑其他 USB 设备的功耗;如果将多个额外的 USB 设备或 HAT 连接到 Raspberry Pi，功耗很容易超过这些测量值。

Raspberry Pi 4 和计算模块 4 上的额外 PMIC 功能

Raspberry Pi 4 和 CM4 上都使用了许多不同的 PMIC 设备。所有PMIC都提供额外的功能以及电压供应功能。本文档介绍如何在软件中访问这些功能。

关闭时降低 Raspberry Pi 5 瓦数

默认情况下，Raspberry Pi 5 在关闭时消耗大约 1W 到 1.4W 的功率。这可以通过使用 sudo rpi-eeprom-config -e 手动编辑 EEPROM 配置来减少。将设置更改为以下内容：

BOOT_UART=1
POWER_OFF_ON_HALT=1
BOOT_ORDER=0xf416

这应该会降低到断电时的功耗 0.01W 左右。

电源警告

自 Raspberry Pi B+（2014 年）以来，除零范围外，所有型号的 Raspberry Pi 上都有低电压检测电路，可以检测电源电压是否降至 4.63V （±5%） 以下。这将导致将一个条目添加到内核日志中。
如果您看到警告，请切换到更高质量的电源和电缆。低质量的电源可能会损坏存储或导致 Raspberry Pi 中的不可预测行为。
电压可能由于各种原因而下降。您可能插入了太多高要求的 USB 设备。电源可能不足。或者电源线可能使用太细的电线。

打造更具弹性的文件系统

打造更具弹性的文件系统

Raspberry Pi 设备经常用作数据存储和监控设备，通常位于可能发生突然断电的地方。与任何计算设备一样，断电会导致存储损坏。
本白皮书提供了一些选项，说明如何在这些和其他情况下通过选择适当的文件系统和设置来确保数据完整性来防止数据损坏。

电源和 Raspberry Pi OS

引导加载程序通过 device-tree /proc/device-tree/chosen/power 传递有关电源的信息。用户通常不会直接阅读此内容。
max_current
最大电流（mA）
uspd_power_data_objects
PDO 的转储 - 高级用户的调试
usb_max_current_enable
限流器是设置为高电平还是低电平
usb_over_current_detected
在将控制权转移到操作系统之前，启动期间是否发生过任何 USB 过流
reset_event
PMIC复位原因，例如看门狗、过压或欠压、过温
PMIC内置ADC，除其他外，还可以测量电源电压EXT5V_V。 使用以下命令查看ADC测量结果：

vcgencmd pmic_read_adc

反向供电

USB 规范要求 USB 设备不得向上游设备提供电流。如果 USB 设备确实向上游设备提供电流，则称为反向供电。通常，当连接了制作不良的有源 USB 集线器时，就会发生这种情况，并导致有源 USB 集线器为主机 Raspberry Pi 供电。不建议这样做，因为通过集线器提供给 Raspberry Pi 的电源将绕过 Raspberry Pi 内置的保护电路，使其在发生电涌时容易受到损坏。

实时时钟 （RTC）

Raspberry Pi 5 包括一个 RTC 模块。这可以通过位于 USB-C 电源连接器右侧的板上的 J5 （BAT） 连接器由电池供电。

J5 电池连接器
您可以设置唤醒警报，将电路板切换到非常低功耗的状态（大约 3mA）。当达到报警时间时，电路板将重新通电。这对于延时影像等定期作业非常有用。
要支持唤醒警报的低功耗模式，请编辑引导加载程序配置：

sudo -E rpi-eeprom-config --edit

添加以下两行。

POWER_OFF_ON_HALT=1
WAKE_ON_GPIO=0

您可以使用以下方法测试功能：

echo +600 | sudo tee /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm
sudo halt

这将使电路板停止进入非常低的功耗状态，然后在 10 分钟后唤醒并重新启动。
RTC 还提供启动时间，例如在 dmesg 中，用于无法访问 NTP 的用例：

[    1.295799] rpi-rtc soc:rpi_rtc: setting system clock to 2023-08-16T15:58:50 UTC (1692201530)

添加备用电池

锂锰可充电RTC电池
官方电池部分是可充电锂锰纽扣电池，带有预装的两针 JST-SH 插头和粘性安装垫。这适用于在电路板的主电源断开时为 RTC 供电。由于断电时的电流消耗以个位数 μA 为单位，因此保持时间以月为单位。

启用电池充电

RTC配备恒流（3mA）恒压充电器。
默认情况下，电池充电处于禁用状态。有显示充电电压和限制的 sysfs 文件：

/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage:0
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_max:4400000
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_min:1300000

要在设定电压下为电池充电tage，请在 /boot/firmware/config.txt 添加rtc_bbat_vchg：

dtparam=rtc_bbat_vchg=3000000

使用 sudo reboot 重新启动以使用新的电压设置。检查 sysfs 文件以确保充电电压设置正确。

禁用电池充电

要停止充电，请从config.txt中删除所有包含rtc_bbat_vchg的线路。

串行外设接口 （SPI）

Raspberry Pi 计算机配备了许多 SPI 总线。SPI 可用于连接各种外围设备 - 显示器、网络控制器（以太网、CAN 总线）、UART 等。这些设备最好由内核设备驱动程序支持，但 spidev API 允许使用多种语言编写用户空间驱动程序。

SPI硬件

Raspberry Pi Zero、1、2 和 3 有三个 SPI 控制器：

• SPI0 具有两个硬件芯片选择，可用于所有 Raspberry Pi 的接头;还有一个备用映射，仅在计算模块上可用。

• SPI1 具有三个硬件芯片选择，可用于除原始 Raspberry Pi 1 型号 A 和 B 型号以外的所有 Raspberry Pi 型号。

• SPI2 也具有三个硬件芯片选择，仅在计算模块 1、3 和 3+ 上可用。

在 Raspberry Pi 4、400 和计算模块 4 上，有四个额外的 SPI 总线：SPI3 到 SPI6，每个总线都有两个硬件芯片选择。这些额外的SPI总线可通过某些GPIO引脚上的替代功能分配获得。有关详细信息，请参阅 BCM2711 Arm 外设数据表。
BCM2835 Arm 外设数据表中的第 10 章介绍了主控制器。第 2.3 章介绍了辅助控制器。

引脚/GPIO映射

SPI0

SPI0 备用映射（仅限计算模块，CM4 除外）

SPI1

SPI2 (Compute Modules only, except CM4)