freeRTOS——Tickless低功耗模式知识总结与实战

1 低功耗模式知识总结

1.1 三种模式

1）睡眠模式
2）停止模式
3）待机模式

1.2 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

1.3 Tickless低功耗模式的原理

Tickless低功耗模式的本质是通过调用指令 WFI 实现睡眠模式！
因此，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

2 Tickless模式相关配置项

1） configUSE_TICKLESS_IDLE 1 使能 0 不使能 2 自己实现低功耗使能
此宏用于使能低功耗 Tickless 模式
2）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
3）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。
4）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。

3 Tickless模式实战

3.1freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

/*注意要点：
*1.在FreeRTOSConfig.h中设置以下两个宏的值
*configUSE_TICKLESS_IDLE 置为1
*configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP  置为2（预计低功耗持续时间至少为2秒）
*
*2.在FreeRTOSConfig.h中两个函数宏定义
* configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)   PRE_SLEEP_PROCESSING()  定义在进入低功耗模式前执行的函数 
*configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)  POST_SLEEP_PROCESSING()  定义在退出低功耗模式后执行的函数 
*
*3.在freertos_demo.h与freertos_demo.c 中分别声明和定义void PRE_SLEEP_PROCESSING(void)、 void POST_SLEEP_PROCESSING(void)
*
*4.在在FreeRTOSConfig.h中注意包涵"freertos_demo.h"文件
*/


/*FreeRTOS配置*/

/* START_TASK 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define START_TASK_PRIO 1                   /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler;  /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters);        /* 任务函数 */

/* TASK1 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

/******************************************************************************************************/

/**
 * @brief       FreeRTOS例程入口函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void freertos_demo(void)
{
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"start_task",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */
    vTaskStartScheduler();
}

/**
 * @brief       start_task
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           /* 进入临界区 */

    /* 创建任务1 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
                (const char*    )"task1",
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK1_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);
    vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
    taskEXIT_CRITICAL();            /* 退出临界区 */
}

/**
 * @brief       task1
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task1(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED0(1);                /* LED0灭，指示退出低功耗模式 */
        delay_ms(3000);         /* CPU忙延时，期间不会进入低功耗模式 */
        LED0(0);                /* LED0亮，指示进入低功耗模式 */
        vTaskDelay(3000);       /* 阻塞延时，期间会进入低功耗模式 */
    }
}


#if(configUSE_TICKLESS_IDLE !=0)

//进入低功耗模式前执行的函数
void PRE_SLEEP_PROCESSING()
{
     //关闭部分外设时钟，仅作演示
    __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();

}

//退出低功耗模式前执行的函数
void POST_SLEEP_PROCESSING()
{
    //重启部分外设时钟，仅作演示
    __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();
}

#endif

3.2freertos_demo.h

#ifndef __FREERTOS_DEMO_H
#define __FREERTOS_DEMO_H

void freertos_demo(void);
void PRE_SLEEP_PROCESSING(void);
void POST_SLEEP_PROCESSING(void);

#endif

3.2FreeRTOSConfig.h

/* 低功耗相关定义 */
#if (configUSE_TICKLESS_IDLE != 0)
#include "freertos_demo.h"
#define configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)   PRE_SLEEP_PROCESSING()  /* 定义在进入低功耗模式前执行的函数 */
#define configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)  POST_SLEEP_PROCESSING() /* 定义在退出低功耗模式后执行的函数 */
#endif