如何在FreeRTOS下實現(xiàn)低功耗——MSP430F5438平臺
0.前言
MCU實現(xiàn)低功耗本質(zhì)而言便是停止MCU工作，通過中斷的方式重新喚醒MCU，這些中斷可以包括外部IO中斷，UART接收中斷，定時器中斷等等。如果結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)，可以在空任務(wù)或者空任務(wù)鉤子函數(shù)中進入低功耗模式，在系統(tǒng)滴答時鐘中斷服務(wù)函數(shù)中重新回到正常工作模式。利用操作系統(tǒng)進入和退出低功耗模式，需要熟悉嵌入式操作系統(tǒng)的空任務(wù)和系統(tǒng)滴答時鐘中斷，下面結(jié)合MSP430F5438和FreeRTOS總結(jié)一下如何使用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)低功耗工作。
多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)都包含一個空任務(wù)，空任務(wù)優(yōu)先級最低且一直保持就緒狀態(tài)，空任務(wù)可以用于統(tǒng)計CPU使用率，或者讓MCU進入低功耗狀態(tài)。如果不想修改空任務(wù)，還可以通過空任務(wù)的鉤子函數(shù)插入實現(xiàn)低功耗的代碼。在FreeRTOS中，若需要打開空任務(wù)鉤子函數(shù)，需要在FreeRTOSConfig.h中定義configUSE_IDLE_HOOK
#define configUSE_IDLE_HOOK1
鉤子函數(shù)中實現(xiàn)低功耗的代碼如下
voidvApplicationIdleHook(void)
{
/*Calledoneachiterationoftheidletask.Inthiscasetheidletask
justentersalowpowermode.*/
__bis_SR_register(LPM3_bits+GIE);
}
在這里可打開全局中斷，若全局中斷關(guān)閉那么系統(tǒng)可能再也“活”不過來了。
在大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)中可以在系統(tǒng)滴答中斷函數(shù)中退出低功耗模式。由于MSP430的退出低功耗的指令只能在中斷中使用，所以一旦進入系統(tǒng)滴答中斷函數(shù)，可先退出低功耗模式。具體的代碼實現(xiàn)如下：
#pragmavector=configTICK_VECTOR
__interrupt__rawvoidvTickISREntry(void)
{
externvoidvPortTickISR(void);
__bic_SR_register_on_exit(SCG1+SCG0+OSCOFF+CPUOFF);
vPortTickISR();
}
該段代碼位于port.c中，在MSP430F5438分支中，系統(tǒng)滴答定時器采用TIMER0_A0所以configTICK_VECTOR被定義為
#define configTICK_VECTORTIMER0_A0_VECTOR
其他相關(guān)的定義可以查看FreeRTOSConfig.h文件
例如某任務(wù)在t1時刻調(diào)用阻塞API，例如vTaskDelay，此時任務(wù)交出CPU使用權(quán)由OS進行任務(wù)調(diào)度。t2時刻，由于沒有其他就緒任務(wù)，OS運行空任務(wù)，在空任務(wù)的最后進入空任務(wù)鉤子函數(shù)，在空任務(wù)鉤子函數(shù)中MCU進入低功耗模式，此時可進入LPM3模式。t3時刻MCU進入低功耗模式之后，MCU停止工作。t4時刻，由于系統(tǒng)滴答時鐘中斷服務(wù)函數(shù)中，MCU重新處于活躍狀態(tài)，并且通過指令退出低功耗模式，此時OS任務(wù)調(diào)度器再次工作，若此時任務(wù)再次處于就緒狀態(tài)便重新運行該任務(wù)。
以上便是如何利用OS實現(xiàn)低功耗的基本方法，但是t3時刻和t4時刻是有反復(fù)的。例如，系統(tǒng)滴答時鐘ISR發(fā)生之后，OS任務(wù)調(diào)度器中并沒有就緒的任務(wù)，只能再次運行空任務(wù)，通過空任務(wù)再次進入低功耗模式，如此反復(fù)直到某任務(wù)就緒便執(zhí)行任務(wù)代碼。
通過以上的分析，使用嵌入式操作系統(tǒng)和實現(xiàn)MCU低功耗并不矛盾，反而帶來了諸多方便。
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