FreeRTOS笔记——19Tickless低功耗模式

最新推荐文章于 2025-04-30 11:36:40 发布

小关123

最新推荐文章于 2025-04-30 11:36:40 发布

阅读量808

点赞数 24

文章标签：笔记

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_74375685/article/details/144946056

版权

1.Tickless低功耗模式

1.1 stm32低功耗模式

睡眠模式

停止模式

待机模式

这里我们主要使用的是睡眠模式

进入睡眠模式：
WFI 指令：__WFI
WFE 指令：__WFE

退出睡眠模式：
任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式

1.2 Tickless模式

Tickless低功耗模式的本质是通过调用指令 WFI 实现睡眠模式！

任务运行时间统计实验中，可以看出，在整个系统的运行过程中，其实大部分时间是在执行空闲任务的

为了可以降低功耗，又不影响系统运行，该如何做？
可以在本该空闲任务执行的期间，让MCU 进入相应的低功耗模式；当其他任务准备运行的时候，唤醒MCU退出低功耗模式

难点：

1、进入低功耗之后，多久唤醒？也就是下一个要运行的任务如何被准确唤醒

2、任何中断均可唤醒MCU，若滴答定时器频繁中断则会影响低功耗的效果？

将滴答定时器的中断周期修改为低功耗运行时间
退出低功耗后，需补上系统时钟节拍数

不过，FreeRTOS 的低功耗 Tickless 模式机制已经帮我们处理好了这些难点，只需调用即可

在空闲任务中，处理低功耗 Tickless 机制的源码

/*在空闲任务的函数中操作*/
static portTASK_FUNCTION( prvIdleTask, pvParameters ) 
{ 
    /* 低功耗 Tickless 模式无关代码，代码省略 */ 
    ...
    ...

    /* 此宏用于启用 FreeRTOS 低功耗 Tickless 模式 */ 
    #if ( configUSE_TICKLESS_IDLE!= 0 ) 
    {
        TickType_t xExpectedIdleTime;

        /* 计算进入相应低功耗模式的时长
         * 本次计算的结果并不一定准确，
         * 因为可能会收到任务调度器的影响
         */
        xExpectedIdleTime = prvGetExpectedIdleTime();

        /* 如果时长大于 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP，才进入相应的低功耗模式 */
        if( xExpectedIdleTime >= configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP ) 
        {
            /* 挂起任务调度器 */
            vTaskSuspendAll();

            {
                configASSERT( xNextTaskUnblockTime >= xTickCount );

                /* 重新计算进入相应低功耗模式的时长
                 * 此时任务调度器已经被挂起，
                 * 因此本次的计算结果就是 MCU 进入相应低功耗模式的时长
                 */
                xExpectedIdleTime = prvGetExpectedIdleTime();

                /* 如果不希望进入低功耗模式，
                 * 可以定义此宏将 xExpectedIdleTime 设置为 0
                 */
                configPRE_SUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP_PROCESSING( xExpectedIdleTime );

                /* 如果时长大于 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP，
                 * 才进入相应的低功耗模式
                 */
                if( xExpectedIdleTime >= configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP ) 
                {
                    /* 用于调试，不用理会 */
                    traceLOW_POWER_IDLE_BEGIN();

                    /* 此宏就是用来让 MCU 进入相应的低功耗模式的
                     * 传入 MCU 需要进入相应低功耗模式的时长
                     */
                    portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP( xExpectedIdleTime );

                    /* 用于调试，不用理会 */
                    traceLOW_POWER_IDLE_END();
                }
                else
                {
                    mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
                }
            }

            /* 恢复任务调度器 */
            ( void ) xTaskResumeAll();
        }
        else
        {
            mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
        }
    }
    #endif 

    /* 低功耗 Tickless 模式无关代码，代码省略 */ 
}

3.Tickless模式相关配置项

configUSE_TICKLESS_IDLE：此宏用于使能低功耗 Tickless 模式

configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP：此宏用于定义系统进入相应低功耗模式的最短时长

configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)：此宏用于定义需要在系统进入低功耗模式前执行的事务，如：进入低功耗前关闭外设时钟，以达到降低功耗的目的

configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)：此宏用于定义需要在系统退出低功耗模式后执行的事务，如：退出低功耗后开启之前关闭的外设时钟，以使系统能够正常运行

注意：configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)、configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)一般默认没有定义，需要我们人为定义该函数

4.低功耗Tickless模式实验

实验设计：将在原先二值信号量的课堂源码中，加入低功耗模式，最后对比这个两个实验的功耗结果，观察Tickless 模式对于降低功耗是否有用

freertos.c：

/*进入低功耗前需要执行的操作*/
void PRE_SLEEP_PROCESSING(void)
{
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOD_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOE_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOF_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_DISABLE();
}

/*退出低功耗前需要执行的操作*/
void POST_SLEEP_PROCESSING(void)
{
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
}

...
其他代码省略
...

/*start_task 创建task1和task2任务*/
void start_task(void *pvParameters)
{
	/*创建二值信号量*/
	Semhore_Handle = xSemaphoreCreateBinary();
	if(Semhore_Handle == NULL)
	{
		printf("二值信号量创建失败\r\n");
	}else
	{
		printf("二值信号量创建成功\r\n");
	}
	
	taskENTER_CRITICAL();	/*进入临界区*/
	xTaskCreate( (TaskFunction_t		 ) task1,
				 (char *				 ) "task1", 
				 (configSTACK_DEPTH_TYPE ) TASK1_STACK_SIZE,
				 (void * 				 ) NULL,
				 (UBaseType_t			 ) TASK1_PRIO,
				 (TaskHandle_t *		 ) &task1_handler );
				 
	xTaskCreate( (TaskFunction_t		 ) task2,
				 (char *				 ) "task2", 
				 (configSTACK_DEPTH_TYPE ) TASK2_STACK_SIZE,
				 (void * 				 ) NULL,
				 (UBaseType_t			 ) TASK2_PRIO,
				 (TaskHandle_t *		 ) &task2_handler );

	vTaskDelete(start_task_handler);
	taskEXIT_CRITICAL();	/* 退出临界区 */
}

/*task1 释放二值信号量*/
void task1(void *pvParameters)
{
	uint8_t Key = 0;
	uint8_t err = 0;
	while(1)
	{
		Key = key_scan(0);
		if(Key == KEY2_PRES)
		{
			if(Semhore_Handle != NULL)
			{
				err = xSemaphoreGive(Semhore_Handle);
				if(err == pdPASS)
				{
					printf("二值信号量释放成功\r\n");
				}else
				{
					printf("二值信号释放失败\r\n");
				}
			}
		}
		
	}
}

/*task2 获取二值信号量*/
void task2(void *pvParameters)
{
	uint8_t err = 0;
	uint8_t i = 0;
	while(1)
	{
		err = xSemaphoreTake(Semhore_Handle, portMAX_DELAY);
		if(err == pdTRUE)
		{
			printf("获取信号量成功%d\r\n",++i);
		}
	}
}

FreeRTOSConfig.h：

#include "freertos_demo.h"
#define configPRE_SLEEP_PROCESSING( x )		PRE_SLEEP_PROCESSING()
#define configPOST_SLEEP_PROCESSING( x )	POST_SLEEP_PROCESSING()

该实验出现的错误：
将：
#define configPRE_SLEEP_PROCESSING( x )       PRE_SLEEP_PROCESSING()
#define configPOST_SLEEP_PROCESSING( x )   POST_SLEEP_PROCESSING()
写成：
#define configPRE_SLEEP_PROCESSING( x )       PRE_SLEEP_PROCESSING( void )
#define configPOST_SLEEP_PROCESSING( x )   POST_SLEEP_PROCESSING( void )

这不符合宏定义的规范