FreeRTOS的Tickless低功耗模式的实现原理

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，可以关掉滴答定时器中断吗？答案是不可以。
解决方案：将滴答定时器的中断周期修改为低功耗运行时间，这样不就两全其美了！
退出低功耗后，需补上系统时钟节拍数。
值得庆幸的是：FreeRTOS 的低功耗 Tickless 模式机制已经处理好了这些难点。我们只需要直接应用就可以了！

上文提到的技术要点涉及嵌入式系统低功耗设计与实时操作系统（RTOS）的协同工作，我将从原理、难点和解决方案三个层次进行系统性讲解：

一、低功耗机制的核心原理

1. 状态切换策略：
   MCU通过动态切换运行模式（如运行/睡眠/深度睡眠）降低功耗，核心逻辑为：

• 空闲时进入低功耗模式（通过WFI/WFE指令）
• 中断事件唤醒恢复运行

2. 功耗模型：
   P_avg = P_active * D_active + P_sleep * (1-D_active)
   其中D_active为活跃时间占比，降低D_active可指数级降低整体功耗

二、技术难点与挑战

1. 精准唤醒定时（Temporal Accuracy）

• 调度器需预测下一个任务触发时间t_next
• 设置硬件定时器在(t_next - t_wakeup_latency)时唤醒
• 误差容限需小于任务时间约束（通常<1%时钟周期）

2. 系统节拍补偿（Tick Compensation）

• 传统节拍中断（如1ms周期）导致频繁唤醒
• 关闭节拍中断会破坏时间基准
• 解决方案：动态节拍缩放（Dynamic Tick）

三、FreeRTOS Tickless模式实现

1. 架构设计：

void vPortSuppressTicksAndSleep(TickType_t xExpectedIdleTime)</