圖1 第五代樹莓派的電路布局圖
許多Maker都知道樹莓派單板計算機一代比一代強,所謂的強即是運算效能愈來愈快、運算資源愈來愈多。雖然一代比一代強,但價格、尺寸、用電等方面仍盡可能兼容或節制。
在價格方面,Model B很長一段時間官宣價格都維持在35美元以下,一直到第四代才因RAM內存容量增加才提升;尺寸方面Model B也一直都維持在85 x 56mm的長寬(以Model B為準),但開始增加高度需求;用電也盡可能節制,不過隨著效能提升還是增加了,第四代的官方變壓器(變壓器比較是生活俗稱,比較正式點的稱法是電源配接器Power Adapter)約15W,第五代則是來到27W了!
附注:要提醒的是,不是說變壓器到15W、27W就表示樹莓派會把瓦數耗盡,而是最尖峰可以提供如此高瓦數的用電,如果樹莓派本身有接鍵盤,則會透過變壓器額外抽取電能給予鍵盤,其他如加裝擴充卡、USB隨身碟、耳機等也是如此。
如何讓待機用電精省達96%?
第五代即便處于待機(standby)狀態也會耗挺多的電力,約1.29W(或有文章表示在1.2W~1.6W間),這1.29W有一些是用在LED燈號的持續閃爍上,還有保留一些電力以便能喚醒(從待機重回正常運作)主控芯片,如果又有連接擴充板卡(稱為HAT),即便全機進入待機狀態,對板卡的3.3V供電已經停止,但透過USB接口的5V供電還是會持續,也就會持續耗電。
因此,如何能大幅降低RPi 5的待機電力呢?有人想到修改RPi 5的配置檔案(configuration file)來實現,首先是打開并編輯組態檔,命令行為:
sudo rpi-eeprom-config --edit
(或是只下-e也是可以)
此命令可以開啟并編輯RPi 5主板上的EEPROM內存組態數據,然后從檔案內容中找到一行:
POWER_OFF_ON_HALT=0
將這行最后的0改成1,然后存盤,然后重新啟動,重新啟動就會重新讀取EEPROM內存內的組態數據,這時待機用電就可以大幅降低,網絡上的測試結果分享,可以從1.2948W降低到0.0498W(另有文章測試可低至0.01W),大省96%以上。
圖2 Maker圈的大人物Jeff Geerling測試的結果可以低到0.01W
第四代樹莓派的設定法
不僅RPi 5可以如此,已經挺耗電(與前三代相比)的RPi 4也可以,一樣是透過修改EEPROM的組態檔來實現,但手法再繁復一點,還要關閉GPIO接腳的喚醒功能才行,一樣是先開啟與編輯檔案,一樣是把POWER_OFF_ON_HALT=0改成1,然后再修改一行:
WAKE_ON_GPIO=0(這一行在RPi 5里頭還是可見,但已經無作用)
修改后一樣存盤、重新啟動,就可以得到顯著的待機省電效果,約可以省10mA。省電的好處是,若有一些Maker項目是攜帶型的、是用電池運作的,可以有較長的待機時間、使用時間。
除上述外也還有其他的省電方法,持續以RPi 4為例的話,也可以編修操作系統(SD記憶卡)內的組態文件(路徑與文件名為/boot/config.txt),把RPi 4上的4組LED燈號都給關閉,在組態檔內加入以下內容:
# 關閉電源LED燈號
dtparam=pwr_led_trigger=none
dtparam=pwr_led_activelow=off
# 關閉運作LED燈號
dtparam=act_led_trigger=none
dtparam=act_led_activelow=off
# 關閉以太網絡運作LED燈號
dtparam=eth_led0=4
# 關閉以太網絡聯機LED燈號
dtparam=eth_led1=4
關閉4組燈號又可以再省下2mA~10mA左右的電力,相同招式也可以用于RPi 3B+上,但以太網路燈號的數字略有不同,要把4改成14才行。
或者同樣在/boot/config.txt內也可以限定主控芯片的運作頻率藉此限制功耗,例如最高不讓其超過900MHz:
[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900
其他招式例如使用headless setup無頭設定,但這是在樹莓派沒有使用鍵盤、鼠標、屏幕下才可以,例如把樹莓派純當網絡服務器用,只要能網絡收發即可,這樣也可以更省電。類似的想法也可以透過指令或組態文件編修而單獨關閉無線收發芯片(Wi-Fi、藍牙),約可以再節省40mA電流消耗。
結尾
最后回到第五代樹莓派,即便使用了上述的省電技巧,也不會影響到第五代樹莓派首次引進的即時鐘(Real-Time Clock, RTC)系統,而看門狗定時器(Watch Dog Timer, WDT)等也一樣不受影響,都能正常運作。
或許往后會有個競賽,看誰能讓樹莓派待機最久、運作最久的競賽,筆者當兵時有個學長非常瘦,學長說他在大學時是太陽能車競賽的駕駛員,競賽方式是車子在載人情況下如何盡可能拉遠航程。
為了能勝出,必須考慮太陽能板發電效率、蓄電池重量與電容量、馬達效能、車身強度與重量等各方面的實現設計,人當然也要盡可能輕瘦以利于拉遠航程,這類型的挑戰通常可以刺激發展各種子系統技術的精進,并非純然無意義,而軟件參數的優化也是手段之一。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:如何讓第五代樹莓派待機用電精省達96%?
文章出處:【微信號:易心Microbit編程,微信公眾號:易心Microbit編程】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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