系统功耗管理---PSM模式

molly.ma · 2026 年1 月 28 日 07:18

PSM 模式

什么是PSM 模式

PSM模式是一种比休眠模式功耗更低的低功耗模式，其硬件原理就是模组关机+RTC闹钟唤醒。与关机+RTC闹钟唤醒相比，PSM模式有以下两点不同：

RTC闹钟的唤醒时间由网络下发。
进入PSM模式时，模组虽然关机，但核心网仍然保留其注网信息。因此PSM唤醒时无需重新进行网络附着，联网速度更快，且功耗更低。

PSM模式是在UE空闲一定时间后关闭信号的收发，以及AS层相关功能，这相当于部分关闭，降低了天线、射频、信令处理等功耗。

PSM模式的优点是可以长时间睡眠，但缺点是无法及时应对终端接收（移动终端、MT）服务。主要应用在远程抄表和一些对实时性要求不高的场景中。

PSM 模式原理

PSM是一种比常规休眠功耗功耗更低的模式，但其运行需要网络侧支持。

启用PSM时，需要先向基站发送请求（通过ATTACH或TA_UPDATER携带定时器信息）。基站若支持进入PSM，则会在对应的REQUEST中下发定时器信息，需要注意的是，实际PSM的参数会使用基站下发的值，并不一定和我们请求的值相同。

模组会以基站下发的值来配置定时器时间，当模组进入IDLE且ACT定时器超时，模组会关闭CPU和一切射频，此时相当于部分关机，只是保留了比关机更多的唤醒源，一般包括ACT、TAU定时器和PSM_INT。功耗一般下降到微安级别。此时由于基站已经记录UE使用PSM，不会断开此UE的连接，下次如果在同一小区内重新开机，就无需拨号，直接用原有的IP等信息，进一步减少了功耗。

当PSM TAU定时器超时、RTC_alarm到期或PSM_INT等唤醒源被触发时，模组会被唤醒。由于硬件上CPU（包括SRAM）和PA均被下电，此时并不能恢复休眠前运行状态，而是要重新走开机流程。开机后可进行网络业务，网络业务完成且RRC被释放后ACT定时器编开始计时，超时便进入PSM中。

整体流程如下：

最终，在两个定时器的作用下，模组会进行周期性的休眠，唤醒切换，但只有在唤醒的时候，才能进行网络业务，休眠时是无法响应网络寻呼的。

耗流特征如下(本示例每1min唤醒一次)：

ACT和TAU定时器

ACT，又称T3324，当模组完成网络业务（即RRC连接释放时）开始计时，超时后立即进入PSM。

TAU，又称T3412，当模组完成网络业务（即RRC连接释放时）开始计时，超时后，若模组在PSM模式，会将模组唤醒。

它们的时序关系如下图：

模组收到基站下发的PSM时间后，会立即启动一个RTC闹钟和一个Timer。RTC闹钟是PSM模式的唤醒源，超时时间就是T3412的值，也就是说，经过T3412时间后，模组会被RTC唤醒，进入下一个周期。Timer的超时时间是T3324，只有其超时后模组才可能进入PSM模式，即RTC闹钟将模组唤醒后，模组会保持运行的时间为T3324。

由此可见，要想模组能正常进入PSM，T3324必须小于T3412，否则便会出现RTC闹钟已经超时，模组仍无法进入PSM模式的情况。

PSM &RTC 模式下的功耗以及各平台支持情况

PSM 唤醒源

PSM_INT

PSM_INT是唤醒PSM的引脚，此引脚一般都引出自PMIC。PSM_INT的功能是固化的，不需要额外的配置，进入PSM休眠后按照指定方式触发即可唤醒模组。

但对于ECx00E系列模组，没有专门的PSM_INT，而是由wakeup引脚实现此功能，wakeup引脚需要在休眠前进行配置。

RTC 闹钟

RTC闹钟能将模块从PSM模式下唤醒。其使用方法与模块关机时RTC闹钟的使用方法相同。

参见：RTC相关API说明

Powerkey

Powerkey也能唤醒PSM模式，作用原理和触发开机一致。

TAU Timer

上文描述过，TAU定时器超时会唤醒模组。

注意：BG95 的TAU Timer 和RTC alarm复用了同一个PMIC唤醒源，因此PSM和RTC不能同时使用

PSM 典型应用

PSM功耗虽低，但有以下缺点：

PSM启动时需要走重启逻辑，应用恢复时间远远长于autosleep；
产生小区切换时，无法拿到原有的网络信息，导致出现掉网和重新注网问题，反而会使耗流上升；
PSM休眠时不响应寻呼

所以PSM的应用场景一般满足以下三个条件：

定时任务间隔较长，可忽略启动时间
较少进行移动，不会频繁切换小区
对数据实时性要求不高

示例代码：

import utime
import pm
from machine import RTC
from misc import Power
import checkNet

def Business_code_example(run_time):
    i = 0
    for i in range(run_time):
        print("Business app running")
    	#Business code here  
        utime.sleep(1)
    return

def psm_try_set():
    if pm.get_psm_time()[0] == 1:#开机时获取psm是否设置，如果已经使能，则无需再次进行设置
        print("PSM has been enable, set pass")
        return 0
    else:
        return pm.set_psm_time(0,1,0,1)#T3412=10min T3324=1min

def psm_failed_handle(delay_time):
    utime.sleep(delay_time)#等待指定时长后，若模组仍未进入PSM模式，才会往下运行。此处执行PSM失败的处理逻辑，即代之以关机+RTC关机闹钟
    rtc = RTC()
    tm_rtc_tuple = rtc.datetime()
    tm_rtc_second = utime.mktime((tm_rtc_tuple[0], tm_rtc_tuple[1], tm_rtc_tuple[2],tm_rtc_tuple[4], tm_rtc_tuple[5], tm_rtc_tuple[6], 0, 0))

    alarm_second = tm_rtc_second + 600#RTC闹钟设为当前时间 + 10min
    alarm_tuple = utime.localtime(alarm_second)

    rtc.set_alarm([alarm_tuple[0], alarm_tuple[1], alarm_tuple[2], alarm_tuple[6], alarm_tuple[3], alarm_tuple[4], alarm_tuple[5], 0])
    rtc.enable_alarm(1)
 
    Power.powerDown()

if __name__ == '__main__':
    psm_failed_delay_time = 60 + 30 #PSM的 T3324超时30S后，启用错误处理逻辑
    lpm_fd = pm.create_wakelock("psm_lock", len("psm_lock")) #申请功耗锁

    stage, state = checkNet.waitNetworkReady(30)
    if stage == 3 and state == 1:
        print('Network connection successful.')
        psm_try_set() #网络连接成功时尝试设置PSM，如果PSM设置已经生效，则不用再次设置
    else:
        print('Network connection failed.')
        psm_failed_delay_time = 1 #PSM依赖网络，无网络时应立即使用RTC代替之

    pm.wakelock_lock(lpm_fd)#锁定功耗锁，防止业务运行过程中出现sleep时错误进入PSM模式
    Business_code_example(10)#业务代码运行
    
    pm.wakelock_unlock(lpm_fd)#业务运行完成后，释放功耗锁。模组空闲状态且T3324超时后，自动进入PSM
    psm_failed_handle(psm_failed_delay_time)#运行错误处理，若模组能正常进入PSM，在sleep中就进入PSM了，该处实际的处理逻辑并不会运行

点此在github中下载完整代码

如何进入PSM

需要在联网，且确认运营商支持PSM的前提下使用。根据业务需求决定ACT和TAU的周期，通过API设置即可：

参见：PSM相关API说明

PSM_INT 应用

EC600U和BG95支持此引脚，上升沿触发，进入PSM时模组PMIC会默认配置此引脚，确保触发方式正确即可在PSM模式下唤醒模组。

ECX00E系列模组使用wakeup引脚，需要额外进行配置

弱信号PSM 方案

弱信号下PSM实际并不能保证生效，因为和基站的东西实际上未必能够正常建立，更罔论请求与下发TAU和ATC定时器是否正常。
此时我们可以主动在业务中的解决，同行方案是：设定一个最大尝试联网的时间，若超过这个时间且网络仍未能正常连接，转而使用关机+RTC alarm来实现方案。

不支持PSM 的运营商的方案

如果运营商不支持PSM，基站会设法阻碍模组进入PSM。常见的行为有三种：

在模组向基站请求定时器时，直接REJECT请求(此情况很少，绝大部分为后两种)。
下发不成对的ACT和TAU定时器，不成对的定时器无法使模组进入PSM。
不下发定时器

此时，只能通过RTC闹钟定时唤醒关机来实现类似的业务需求，这种方式也能达到在无需数据交互时减少耗流。但从关机状态重新开机相比PSM多了一个注网和拨号的动作，在每次唤醒注网时都会产生更多射频功耗。

此外，ECX00E系列模组在不支持PSM时需要通过pm.forcehib()方法强制进入hibernate休眠，因为此平台关机时RTC无法维持运行。

常见问题排查

PSM设置返回True，但无法进入

基站可能不支持PSM，确认这一点的方法是从CPlog中查看基站下发的信息，需要查看的条目为：

ATTACH_REQUEST

ATTACH_ACCEPT

TA_UPDATE_REQUEST

TA_UPDATE_ACCEPT

如图，模组设置成功后，REQUEST一定会带有成对的定时器信息，我们需要关注ACCEPT中基站是否正确下发了定时器信息。

如图，网络环境不支持PSM，基站未下发成对的定时器，只下发了一个ACT定时器，这时候是不能进入PSM的：

PSM成功进入，但休眠-唤醒周期与设置的不同

同样的，查看以上CPlog条目，基站下发的定时器周期可能不等于设置的值，且模组最终以基站下发的值为准。

常见应用场景

对讲机低功耗方案

RRC快速释放：对讲机的网络业务是不固定的，随机触发的。快速释放RRC能够保证在任何一个随机时间点，都能在对讲后快速释放RRC，从而进入休眠。

tracker 低功耗方案

RRC快速释放：tracker是一个定位器，位置是不固定的，定期进行一次定位。可使用RRC快速释放减少RRC连接保持的时长，从而降低整体耗流。

表计、门磁低功耗方案

PSM，此类产品的唤醒间隔较长，且一般不会经常移动，对数据的实时性要求不高，可采用PSM。若需要在无网络或运营商不支持的情况下使用，可采用关机+RTC闹钟定时唤醒的方案。

根据功耗需求选型

uA级耗流：必须选择支持PSM或关机RTC唤醒的型号

mA级耗流：全平台支持autosleep，根据其它需求评估适合型号

待机时间推算方法

首先确定电池选型，得到电池容量。
确定模组选型，根据规格书和实际业务计算平均待机电流。如果需要准确的待机电流，应保持整机按照业务流程运行，然后使用功耗仪测试出平均待机电流。
从待机时间的计算公式：待机时间 = 电池容量/ 平均待机电流

例如：已知电池容量800mah，给ECX00E系列模组供电。ECX00E系列模组在autosleep模式下保持网络连接（LTE-FDD@64）时平均待机电流约0.64mA。则实际待机时间T=800mah/0.64mA=1250h。