第24章 RTX低功耗之tickless模式

24.2 RTX实现tickless模式的框架

    RTX实现低功耗tickless模式的代码框架如下：
复制代码
__task void os_idle_demon (void) {
  uint32_t sleep;
  ...
  /* 第1步：配置系统深度睡眠模式 */
  ...
  /* 第2步：通过函数os_suspend获取系统可以处于低功耗模式的时钟节拍个数，此函数会关闭调度器 */
  for (;;) {
    sleep = os_suspend ();        
    if (sleep) {
      ...
    /* 第3步：创建一个新的定时器，专门用于将系统从低功耗模式唤醒，并将唤醒时间设置为
函数os_suspend返回值sleep */
      ...
    /* 第4步：调用低功耗指令进入低功耗模式 */
      __WFE ();                     
    /* 第5步：系统从低功耗模式唤醒，调整系统实际处于低功耗状态的时钟节拍个数*/
    /* Adjust actual sleep time (in case of any event) */
      sleep = ...
}
/* 第6步：重新使能调度器并调整系统时间，继续多任务的执行 */
    os_resume (sleep);                  /* OS Resume                          */
  }
}

24.3 tickless模式的API函数

     使用如下2个函数可以实现RTX的tickless模式：
u os_suspend
u os_resume
关于这两个函数的讲解及其使用方法可以看教程第3章3.3小节里面说的参考资料rlarm.chm文件
下面我们也对这2个函数依次进行讲解：

24.3.1 函数os_suspend

函数原型：
复制代码
U32 os_suspend (void);

函数描述：
函数os_suspend用于获取系统可以处于低功耗模式的时钟节拍个数。此函数必须配套函数os_resume一起使用。调用了函数os_suspend后，此函数会关闭调度器，即关闭任务切换，调用了函数os_resume会恢复任务调度。
u 函数返回系统可以处于低功耗模式的时钟节拍个数。
使用这个函数要注意以下问题：
1.     只能在空闲任务里面调用这个函数。
2.     当系统进入到低功耗模式后，系统滴答定时器停止运行，因为调用了函数os_suspend，此函数会关闭滴答定时器。
使用举例：
    下面举的例子是RTX官方提供的基于STM32F2的低功耗设计代码，用于STM32F4也是可以，因为STM32F2和STM32F4的RTX时钟基本一样。下面的例子是通过RTC的低功耗唤醒功能实现。
复制代码
#include
__task void os_idle_demon (void) {
  uint32_t sleep;
  SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;    /* Configure Cortex-M3 for deep sleep */
  PWR->CR &= ~PWR_CR_PDDS;              /* Enter Stop mode when in deepsleep  */
  PWR->CR  |= PWR_CR_LPDS;              /* Voltage regulator in low-power     */
  /* Enable LSI clock and wait until ready */
  RCC->CSR |= RCC_CSR_LSION;
  while ((RCC->CSR & RCC_CSR_LSIRDY) == 0);
  /* Enable power interface clock */
  RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
  /* Disable backup domain write protection */
  PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
  /* Select LSI as clock source for RTC and enable RTC */
  RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL;
  RCC->BDCR |=  RCC_BDCR_RTCSEL_1;
  RCC->BDCR |=  RCC_BDCR_RTCEN;
  /* Disable the write protection for RTC registers */
  RTC->WPR   = 0xCA;
  RTC->WPR   = 0x53;
  /* Configure RTC auto-wakeup mode */
  RTC->ISR  &= ~RTC_ISR_WUTF;           /* Clear wakeup timer flag            */
  RTC->CR   &= ~RTC_CR_WUCKSEL;         /* Set RTC clock to 2kHz              */
  RTC->CR   |=  RTC_CR_WUTIE;           /* Enable RTC wakeup timer interrupt  */
  /* Configure EXTI line 22 for wakeup on rising edge */
  EXTI->EMR  |= (1 << 22);              /* Event request is not masked        */
  EXTI->RTSR |= (1 << 22);              /* Rising trigger enabled             */
  NVIC_EnableIRQ (RTC_WKUP_IRQn);       /* Enable RTC WakeUp IRQ              */
  for (;;) {
    /* HERE: include optional user code to be executed when no task runs.     */
    sleep = os_suspend ();              /* OS Suspend                         */
    if (sleep) {
      RTC->ISR &= ~RTC_ISR_WUTF;        /* Clear timer wakeup flag            */
      RTC->CR &= ~RTC_CR_WUTE;          /* Disable wakeup timer               */
      while ((RTC->ISR & RTC_ISR_WUTWF) == 0);
      /* RTC clock is @2kHz, set wakeup time for OS_TICK >= 1ms */
      RTC->WUTR = (sleep * (OS_TICK / 1000) * 2);
      RTC->CR |=  RTC_CR_WUTE;          /* Enable wakeup timer                */
      __WFE ();                         /* Enter STOP mode                    */
      /* After Wake-up */
      if ((RTC->ISR & RTC_ISR_WUTF) == 0) {
        sleep = 0;                      /* We didn't enter Stop mode          */
      }
    }
    os_resume (sleep);                  /* OS Resume                          */
  }
}

24.3.2 函数os_resume

函数原型：
复制代码
void os_resume (
    U32 sleep_time );    /* 系统处于低功耗模式的时钟节拍个数 */

函数描述：
函数os_resume用于恢复任务调度器的运行。此函数必须配套函数os_suspend一起使用。调用了函数os_suspend后，此函数会关闭调度器，即关闭任务切换，调用函数os_resume会恢复任务调度。
u 参数填写系统处于低功耗模式的时钟节拍个数。
使用这个函数要注意以下问题：
1.     只能在空闲任务里面调用这个函数。
2.     当系统进入到低功耗模式后，系统滴答定时器停止运行，因为调用了函数os_suspend，此函数会关闭滴答定时器。
使用举例：
参考上面函数os_suspend的举例。

24.4 实验例程说明

24.4.1 STM32F103开发板实验

配套例子：
    V4-424_RTX实验_低功耗（tickless模式）
实验目的：
    1.     学习RTX的低功耗（tickless模式）。
    2.     tickless模式低功耗的实现采用了停机模式，使用RTC的闹钟中断进行唤醒。
    3.     tickless模式的实现在源文件RTX_Conf_CM.C文件中的空闲任务os_idle_demon函数里面。
实验内容：
      1.K1按键按下，串口打印。
     2.K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro。
      任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。
    3.各个任务实现的功能如下：
       AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
       AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
       AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号。
       AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

设计低功耗主要从以下几个方面着手：
    1.     用户需要根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低功耗模式可以使用的低功耗方式有休眠模式，待机模式，停机模式。
    2.     选择了低功耗方式后就是关闭可以关闭的外设时钟。
    3.     降低系统主频。
    4.     注意I/O的状态。
        如果此I/O口带上拉，请设置为高电平输出或者高阻态输入；
        如果此I/O口带下拉，请设置为低电平输出或者高阻态输入；
       a.在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
       b.在停止模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
       c.在待机模式下，所有的I/O引脚处于高阻态，除了以下的引脚：
              ● 复位引脚(始终有效)。
              ● 当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。
              ● 被使能的唤醒引脚。
     5.注意I/O和外设IC的连接。
     6.测低功耗的时候，一定不要连接调试器，更不能边调试边测电流。

RTX配置：
RTX配置向导详情如下：
u  Task Configuration
l Number of concurrent running tasks
    允许创建4个任务，实际创建了如下四个任务：
                     AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
                     AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
                    AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的消息邮箱数据。
                    AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
l Number of tasks with user-provided stack
    创建的4个任务都是采用自定义堆栈方式。

还没有完吧  期待楼主分享完成

会的，，，，，，，，

RTX任务调试信息：
    在休眠模式下，无法动态的查看任务的调试信息。下面的是单步调试时状态查看：

程序设计：
u  任务栈大小分配：
    staticuint64_t AppTaskUserIFStk[512/8];   /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskLEDStk[256/8];      /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskMsgProStk[512/8];  /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskStartStk[512/8];     /* 任务栈 */
       将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的，8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话，部分C语言库函数，浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。
u  系统栈大小分配：

外设初始化：
注意新加的函数初始化函数DBGMCU_Config(DBGMCU_STOP, ENABLE);保证停机模式下调试器正常连接使用。
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化硬件设备。只需要调用一次。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。
*             全局变量。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
     /* 保证停机模式下调试器继续可以连接使用 */
     DBGMCU_Config(DBGMCU_STOP, ENABLE);
   
     /* 优先级分组设置为4, 优先配置好NVIC */
     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
     bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
     bsp_InitKey();     /* 初始化按键 */
}

RTX初始化：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{  
     /* 初始化外设 */
     bsp_Init();
   
     /* 创建启动任务 */
     os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
                       4,                        /* 任务优先级 */
                       &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
                       sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
     while(1);
}

RTX任务创建：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppTaskCreate
*    功能说明: 创建应用任务
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate (void)
{
     HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF,             /* 任务函数 */
                                           1,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskUserIFStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
   
     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
                                        2,                       /* 任务优先级 */
                                        &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
                                        sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
   
     HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro,             /* 任务函数 */
                                           3,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskMsgProStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
}

tickless模式在空闲任务实现，即配置向导文件RTX_Conf_CM.c文件中
复制代码
/*--------------------------- os_idle_demon ---------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
__task void os_idle_demon (void)
{
     EXTI_InitTypeDef  EXTI_InitStructure;
     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
     uint32_t sleep;
   
     /* 使能PWR和BKP时钟 */
     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
     /* 允许写入RTC和后备寄存器 */
     PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
     /* 复位后备寄存器 */
     BKP_DeInit();
     /* 使能LSI */
     RCC_LSICmd(ENABLE);
     /* 等待直到LSI就绪 */
     while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET);
     /* 选择LSI作为RTC的时钟 */
     RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
     /* 使能RTC时钟 */
     RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
     /*
        在APB1总线复位或者停止后重新开启，RTC的任何读取前得等待RTC寄存器
        (RTC_CNT, RTC_ALR and RTC_PRL)跟RTC APB时钟同步。
     */
     RTC_WaitForSynchro();
     /* 等待RTC寄存器写操作完成 */
     RTC_WaitForLastTask();
     /*
       1. LSI的频率典型值是40KHz(30KHz到60KHz)
       2. 这里按40KHz来计算
          RTC 周期 = RTCCLK / RTC_PR = (40 KHz)/(19 + 1) = 2KHz
     */
     RTC_SetPrescaler(19);
     /* 等待RTC寄存器写操作完成 */
     RTC_WaitForLastTask();
     /* EXTI线17连接到RTC闹钟事件，使能中断 */
     EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;
     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
     EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
     /* 设置闹钟中断的NVIC */
     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn;
     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 12;
     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     for (;;)
     {
         /* 挂起OS, 并返回可以执行低功耗的时长 */
         sleep = os_suspend ();
        
         if (sleep)
         {
              /* RTC计数设置 */
              RTC_SetCounter(0);
              RTC_WaitForLastTask();
              /* 设置闹钟时间 */
              RTC_SetAlarm(sleep*(OS_TICK/1000)*2);
              RTC_WaitForLastTask();
            
              /* 使能闹钟中断 */
              RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);
              RTC_WaitForLastTask();
            
              /* 进入停机模式 */
              PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE);
            
              /*
                1、当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，HSI RC振荡器被选为系统时钟。
                2、退出低功耗的停机模式后，需要重新配置使用HSE和HSE
              */
              SystemInit();
            
              /*
                 在APB1总线复位或者停止后重新开启，RTC的任何读取前得等待RTC寄存器
                 (RTC_CNT, RTC_ALR and RTC_PRL)跟RTC APB时钟同步。
              */
              RTC_WaitForSynchro();
            
              /* 检查唤醒标志是否设置 */
              if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET)
              {
                   /* 用户可以在这里加入相关串口打印等函数来检测是否进入停机模式 */
                   //printf("lowpowerrn");
                   /* 清除唤醒标志 */
                   PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
              }
              else
              {
                   sleep = 0;
              }
            
         }
        
         /* 恢复OS */
         os_resume (sleep);         
     }
}
/*--------------------------- RTC闹钟中断 ----------------------------------*/
void RTCAlarm_IRQHandler(void)
{
     if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR) != RESET)
     {
         /* 禁止RTC的闹钟中断 */
         RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, DISABLE);
         RTC_WaitForLastTask();
        
         /* 清除中断标志 */
         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
        
         /* 清除中断标志 */
         RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
         RTC_WaitForLastTask();
     }  
}

信号量的创建：
复制代码
static OS_SEM semaphore;
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppObjCreate
*    功能说明: 创建任务通信机制
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppObjCreate (void)
{
     /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */
     os_sem_init (&semaphore, 0);
}

24.4.2 STM32F407开发板实验

配套例子：
     V5-424_RTX实验_低功耗（tickless模式）
实验目的：
    1.     学习RTX的低功耗（tickless模式）。
    2.     tickless模式低功耗的实现采用了停机模式，使用RTC的唤醒中断进行唤醒。这个和前面STM32F1开发板采用的闹钟中断唤醒不同。
    3.     tickless模式的实现在源文件RTX_Conf_CM.C文件中的空闲任务os_idle_demon函数里面。
实验内容：
     1.K1按键按下，串口打印。
     2.K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro。
      任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。
     3.各个任务实现的功能如下：
       AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
       AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
       AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号。
       AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

设计低功耗主要从以下几个方面着手：
     1.     用户需要根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低功耗模式可以使用的低功耗方式有休眠模式，待机模式，停机模式。
    2.     选择了低功耗方式后就是关闭可以关闭的外设时钟。
    3.     降低系统主频。
    4.     注意I/O的状态。
         如果此I/O口带上拉，请设置为高电平输出或者高阻态输入；
        如果此I/O口带下拉，请设置为低电平输出或者高阻态输入；
         a.在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
         b.在停止模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
         c.在待机模式下，所有的I/O引脚处于高阻态，除了以下的引脚：
           ● 复位引脚（仍可用）。
           ● RTC_AF1 引脚 (PC13)（如果针对入侵、时间戳、 RTC 闹钟输出或 RTC 时钟校准输出进行了配置）。
           ● WKUP 引脚 (PA0)（如果使能）。
    5.注意I/O和外设IC的连接。
    6.测低功耗的时候，一定不要连接调试器，更不能边调试边测电流。