【学习FreeRTOS】第19章——FreeRTOS低功耗模式Tickless

1.低功耗模式简介

很多应用场合对于功耗的要求很严格,比如可穿戴低功耗产品、物联网低功耗产品等一般MCU都有相应的低功耗模式,裸机开发时可以使用MCU的低功耗模式。FreeRTOS也提供了一个叫Tickless的低功耗模式,方便带FreeRTOS操作系统的应用开发

STM32低功耗模式

FreeRTOS主要使用的是睡眠模式

  1. 进入睡眠模式:
    WFI指令:_WFI
    WFE指令:_WFE
  2. 退出睡眠模式:
    任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式

【学习FreeRTOS】第19章——FreeRTOS低功耗模式Tickless_第1张图片

2. Tickless模式详解

  • 如何降低功耗
    Tickless低功耗模式的本质是通过调用指令WFI实现睡眠模式
  • Tickless模式的设计思想
    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空闲任务(是在系统中的所有其它任务都阻塞或被挂起时才运行的)
    【学习FreeRTOS】第19章——FreeRTOS低功耗模式Tickless_第2张图片
  • 为了可以降低功耗,又不影响系统运行,该如何做?
    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
  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,FreeRTOS的低功耗Tickless模式机制已经处理好了这些难点。

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(进一步降低功耗
  • configPOSR_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

4.Tickless低功耗模式实验

  • 实验目的:学习使用FreeRTOS 中的低功耗Tickless模式,并观察该模式是否对功耗有明显降低
  • 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

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