FreeRTOS的低功耗Tickless模式与空闲函数

很多应用场合对于空耗的要求很严格，比如长期无人照看的数据采集仪器，可穿戴设备等。其实很多 MCU 都有相应的低功耗模式，以此来降低设备运行时的功耗，进行裸机开发的时候就可以使用这些低功耗模式。但是现在我们要使用操作系统，因此操作系统对于低功耗的支持也显得尤为重要，这样硬件与软件相结合，可以进一步降低系统的功耗。这样开发也会方便很多，毕竟系统已经原生支持低功耗了，我们只需要按照系统的要求来做编写相应的应用层代码即可。FreeRTOS 提供了一个叫做 Tickless 的低功耗模式。

1.1 STM32F1 低功耗模式

STM32 本身就支持低功耗模式，以本教程使用的 STM32F429 为例，共有三种低功耗模式：

● 睡眠(Sleep)模式

● 停止(Stop)模式

● 待机(Standby)模式

这三种低功耗模式对应三种不同的功耗水平，根据实际的应用环境选择相对应的低功耗模式。

1 睡眠(Sleep)模式

● 进入睡眠模式

进入睡眠模式有两种指令：WFI(等待中断)和WFE(等待事件)。根据Cortex-M 内核的 SCR(系统控制)寄存器可以选择使用立即休眠还是退出时休眠，当 SCR 寄存器的 SLEEPONEXIT(bit1) 位为 0 的时候使用立即休眠，当为 1 的时候使用退出时休眠。关于立即休眠和退出时休眠的详细内容请参考《权威指南》“第 9 章低功耗和系统控制特性”章节。

CMSIS(Cortex 微控制器软件接口标准)提供了两个函数来操作指令 WFI 和 WFE，我们可以直接使用这两个函数： WFI 和 WFE 。FreeRTOS 系统会使用 WFI 指令进入休眠模式。

● 退出休眠模式

如果使用 WFI 指令进入休眠模式的话那么任意一个中断都会将 MCU 从休眠模式中唤醒，如果使用WFE指令进入休眠模式的话那么当有事件发生的话就会退出休眠模式，比如配置一个 EXIT 线作为事件。

当 STM32F103 处于休眠模式的时候 Cortex-M3 内核停止运行，但是其他外设运行正常，比如 NVIC 、SRAM 等。休眠模式的功耗比其他两个高，但是休眠模式没有唤醒延时，应用程序可以立即运行。

2 停止(Stop)模式

停止模式基于 Cortex-M3 的深度休眠模式与外设时钟门控，在此模式下 1.2V 域的所有时钟都会停止，PLL、HSI 和 HSE RC 振荡器会被禁止，但是内部 SRAM 的数据会被保留。调压器可以工作在正常模式，也可配置为低功耗模式。如果有必要的话可以通过将 PWR_CR 寄存器的FPDS位置1来使 Flash 在停止模式的时候进入掉电状态，当 Flash 处于掉电状态的时候 MCU 从停止模式唤醒以后需要更多的启动延时。停止模式的进入和退出如表所示：