
本期話題
基于 RTOS 的低功耗設計思路。
越來越多的嵌入式產品基于 RTOS 作為軟件平臺, 有些產品對低功耗的要求也越來越高, 本文討論一下如何在 RTOS 中處理微控制器的低功耗特性。
聊一聊
本文只簡單討論一下設計思路,更詳細的設計,需要查閱所使用的 RTOS 相關文檔資料。
RTOS 一般采用基于時間片輪轉的搶占式任務調度機制,在實際應用過程中,一般的低功耗設計思路如下:
當 Idle 任務運行時,進入低功耗模式;
在適當的條件下,通過中斷或者外部事件喚醒 MCU。
當 OS 系統定時器產生中斷時,會將 MCU 從低功耗模式喚醒。而頻繁進入/推出低功耗模式,使得 MCU 無法進入深度睡眠。
Tickless Idle Mode 的設計思想在于盡可能地在 MCU 空閑時使其進入低功耗模式。
從上述情景中可以看出軟件設計需要解決的問題有:
(1)合理地進入低功耗模式(避免頻繁使 MCU 在低功耗模式和運行模式下進行不必要的切換);
RTOS 的系統時鐘源于硬件的某個周期性定時器(Cortex-M 系列內核多數采用 SysTick),RTOS 的任務調度器可以預期到下一個周期性任務(或者定時器任務) 的觸發時間。
調整系統時鐘定時器中斷觸發時間,可以避免 RTOS 進入不必要的時間中斷,從而更長的時間停留在低功耗模式中,此時 RTOS 的時鐘不再是周期的而是動態的(在原有的時鐘基準時將不再產生中斷,即 Tickless)。
(2)當 MCU 被喚醒時,通過某種方式為系統時鐘提供補償。
MCU 可能被兩種情況所喚醒,動態調整過的系統時鐘中斷或者突發性的外部事件,無論是哪一種情況,都可以通過運行在低功耗模式下的某種定時器來計算出 MCU 處于低功耗模式下的時間,在 MCU 喚醒后對系統時間進行軟件補償;
(3)軟件實現時,要根據具體的應用情景和 MCU 低功耗特性來處理問題。
尤其是 MCU 的低功耗特性,不同 MCU 處于不同的低功耗模式下所能使用的外設(主要是定時器) 是不同的, RTOS 的系統時鐘可以進行適當的調整。

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