【安富莱】【RTX操作系统教程】第24章 RTX低功耗之tickless模式less模式

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第24章 RTX低功耗之tickless模式：
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第24章 RTX低功耗之tickless模式

本章节为大家讲解RTX本身支持的低功耗模式tickless实现方法，tickless低功耗机制是当前小型RTOS所采用的通用低功耗方法，比如embOS，FreeRTOS和uCOS-III（类似方法）都有这种机制。

本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407。

24.1 tickless低功耗模式介绍

24.2 RTX实现tickless模式的框架

24.3 tickless模式的API函数

24.4 实验例程说明

24.5 总结

24.1 tickless低功耗模式介绍

tickless低功耗机制是当前小型RTOS所采用的通用低功耗方法，比如embOS，FreeRTOS和uCOS-III（类似方法）都有这种机制。

RTX的低功耗也是采用的这种方式，那么tickless又是怎样一种模式呢，仅从字母上看tick是滴答时钟的意思，less是tick的后缀，表示较少的，这里的含义可以表示为无滴答时钟。整体看这个字母就是表示滴答时钟节拍停止运行的情况。

反映在RTX上，tickless又是怎样一种情况呢？我们都知道，当用户任务都被挂起时，最低优先级的空闲任务会得到执行。那么STM32支持的睡眠模式，停机模式就可以放在空闲任务里面实现。为了实现低功耗最优设计，我们还不能直接把睡眠或者停机模式直接放在空闲任务就可以了。进入空闲任务后，首先要计算可以执行低功耗的最大时间，也就是求出下一个要执行的高优先级任务还剩多少时间。然后就是把低功耗的唤醒时间设置为这个求出的时间，时间到后系统会从低功耗模式被唤醒，继续执行多任务。这个就是所谓的tickless模式。从上面的讲解中可以看出，实现tickless模式最麻烦是低功耗可以执行的时间如何获取。关于这个问题，RTX已经为我们做好了，调用函数os_suspend即可。

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：

__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 */
}
}

复制代码

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：

os_suspend

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：

U32 os_suspend (void);

复制代码

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。

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。

#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 */
}
}

复制代码

24.3.2 函数os_resume

函数原型：

void os_resume (
U32 sleep_time ); /* 系统处于低功耗模式的时钟节拍个数 */

复制代码

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。

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。

硬汉Eric2013 · 2016-2-17 16:19:54

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：

Task Configuration

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。

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。

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：

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。

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。

/*
*********************************************************************************************************
* 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 */
}

复制代码

RTX初始化：

/*
*********************************************************************************************************
* 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);
}

复制代码

RTX任务创建：

/*
*********************************************************************************************************
* 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 */
}

复制代码

tickless模式在空闲任务实现，即配置向导文件RTX_Conf_CM.c文件中

/*--------------------------- 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();
}
}

复制代码

信号量的创建：

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);
}

复制代码

四个RTX任务的实现：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskUserIF
* 功能说明: 按键消息处理
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 1 (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskUserIF(void)
{
uint8_t ucKeyCode;
while(1)
{
ucKeyCode = bsp_GetKey();
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
/* K1键按下，打印调试说明 */
case KEY_DOWN_K1:
printf("K1键按下，使用MDK中自带的RTX调试组件，请务必使用MDK4.74版本进行调试rn");
break;
/* K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro */
case KEY_DOWN_K2:
printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgProrn");
os_sem_send (&semaphore);
break;
/* 其他的键值不处理 */
default:
break;
}
}
os_dly_wait(20);
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskLED
* 功能说明: LED闪烁。
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 2
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskLED(void)
{
const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
/* 设置延迟周期 */
os_itv_set(usFrequency);
while(1)
{
bsp_LedToggle(2);
bsp_LedToggle(3);
/* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
os_itv_wait();
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskMsgPro
* 功能说明: 消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 3
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskMsgPro(void)
{
OS_RESULT xResult;
const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
while(1)
{
xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
switch (xResult)
{
/* 无需等待接受到信号量同步信号 */
case OS_R_OK:
printf("无需等待接受到信号量同步信号rn");
break;
/* 信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号 */
case OS_R_SEM:
printf("信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号rn");
break;
/* 超时 */
case OS_R_TMO:
bsp_LedToggle(1);
bsp_LedToggle(4);
break;
/* 其他值不处理 */
default:
break;
}
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskStart
* 功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。这里实现按键扫描。
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 4
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskStart(void)
{
/* 创建任务 */
AppTaskCreate();
/* 创建任务通信机制 */
AppObjCreate();
while(1)
{
/* 按键扫描 */
bsp_KeyScan();
os_dly_wait(10);
}
}

复制代码

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。

RTX配置：

RTX配置向导详情如下：

Task Configuration

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。

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。

RTX任务调试信息：

程序设计：

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。

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。

/*
/*
*********************************************************************************************************
* 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_InitKey(); /* 初始化按键变量（必须在 bsp_InitTimer() 之前调用） */
bsp_InitLed(); /* 初始LED指示灯端口 */
}

复制代码

RTX初始化：

/*
*********************************************************************************************************
* 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);
}

复制代码

RTX任务创建：

/*
*********************************************************************************************************
* 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 */
}

复制代码

tickless模式在空闲任务实现，即配置向导文件RTX_Conf_CM.c文件中

/*----------------------------------------------------------------------------
* Global Functions
*---------------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f4xx.h"
extern void SetSysClock(void);
void RTC_WKUP_IRQHandler (void) {
EXTI->PR = (1 << 22); /* Clear pending EXTI interrupt */
RTC->CR &= ~RTC_CR_WUTE; /* Disable wakeup timer */
}
/*--------------------------- os_idle_demon ---------------------------------*/
__task void os_idle_demon (void) {
// /* The idle demon is a system task, running when no other task is ready */
// /* to run. The 'os_xxx' function calls are not allowed from this task. */
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 */
/*
下面的代码由用户添加。
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。
3、测试发现时钟配置函数SetSysClock不能放在os_suspend和os_resume，要不会有问题。
*/
/* Disable IRQs */
__disable_irq();
SetSysClock();
/* Enable IRQs */
__enable_irq();
}
}

复制代码

信号量的创建：

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);
}

复制代码

四个RTX任务的实现：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskUserIF
* 功能说明: 按键消息处理
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 1 (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskUserIF(void)
{
uint8_t ucKeyCode;
while(1)
{
ucKeyCode = bsp_GetKey();
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
/* K1键按下，打印调试说明 */
case KEY_DOWN_K1:
printf("K1键按下，使用MDK中自带的RTX调试组件，请务必使用MDK4.74版本进行调试rn");
break;
/* K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro */
case KEY_DOWN_K2:
printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgProrn");
os_sem_send (&semaphore);
break;
/* 其他的键值不处理 */
default:
break;
}
}
os_dly_wait(20);
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskLED
* 功能说明: LED闪烁。
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 2
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskLED(void)
{
const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
/* 设置延迟周期 */
os_itv_set(usFrequency);
while(1)
{
bsp_LedToggle(2);
bsp_LedToggle(3);
/* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
os_itv_wait();
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskMsgPro
* 功能说明: 消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 3
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskMsgPro(void)
{
OS_RESULT xResult;
const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
while(1)
{
xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
switch (xResult)
{
/* 无需等待接受到信号量同步信号 */
case OS_R_OK:
printf("无需等待接受到信号量同步信号rn");
break;
/* 信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号 */
case OS_R_SEM:
printf("信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号rn");
break;
/* 超时 */
case OS_R_TMO:
bsp_LedToggle(1);
bsp_LedToggle(4);
break;
/* 其他值不处理 */
default:
break;
}
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskStart
* 功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。这里实现按键扫描。
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: 4
*********************************************************************************************************
*/
__task void AppTaskStart(void)
{
/* 创建任务 */
AppTaskCreate();
/* 创建任务通信机制 */
AppObjCreate();
while(1)
{
/* 按键扫描 */
bsp_KeyScan();
os_dly_wait(10);
}
}

复制代码

硬汉Eric2013 · 2016-2-17 16:34:52

24.5 总结

本章节主要为大家讲解了RTX本身支持的低功耗tickless模式，对于初学者来说，刚开始学习可能不是特别理解，随着后面自己有了一定的经验后就比较容易理解了，特别是tickless的实现方法。另外tickless模式不限制用户必须采用停机模式，采用睡眠模式也是可以的，官方只是为用户提供了一种参考方法。

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【安富莱】【RTX操作系统教程】第24章 RTX低功耗之tickless模式less模式

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