如何在FreeRTOS下實(shí)現(xiàn)低功耗——MSP430F5438平臺(tái)

0.前言

MCU實(shí)現(xiàn)低功耗本質(zhì)而言便是停止MCU工作，通過(guò)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(shí)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(jìn)入低功耗模式，在系統(tǒng)滴答時(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)低功耗工作。

多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)都包含一個(gè)空任務(wù)，空任務(wù)優(yōu)先級(jí)最低且一直保持就緒狀態(tài)，空任務(wù)可以用于統(tǒng)計(jì)CPU使用率，或者讓MCU進(jìn)入低功耗狀態(tài)。如果不想修改空任務(wù)，還可以通過(guò)空任務(wù)的鉤子函數(shù)插入實(shí)現(xiàn)低功耗的代碼。在FreeRTOS中，若需要打開(kāi)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(shí)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(kāi)全局中斷，若全局中斷關(guān)閉那么系統(tǒng)可能再也“活”不過(guò)來(lái)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)刻調(diào)用阻塞API，例如vTaskDelay，此時(shí)任務(wù)交出CPU使用權(quán)由OS進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。t2時(shí)刻，由于沒(méi)有其他就緒任務(wù)，OS運(yùn)行空任務(wù)，在空任務(wù)的最后進(jìn)入空任務(wù)鉤子函數(shù)，在空任務(wù)鉤子函數(shù)中MCU進(jìn)入低功耗模式，此時(shí)可進(jìn)入LPM3模式。t3時(shí)刻MCU進(jìn)入低功耗模式之后，MCU停止工作。t4時(shí)刻，由于系統(tǒng)滴答時(shí)鐘中斷服務(wù)函數(shù)中，MCU重新處于活躍狀態(tài)，并且通過(guò)指令退出低功耗模式，此時(shí)OS任務(wù)調(diào)度器再次工作，若此時(shí)任務(wù)再次處于就緒狀態(tài)便重新運(yùn)行該任務(wù)。

以上便是如何利用OS實(shí)現(xiàn)低功耗的基本方法，但是t3時(shí)刻和t4時(shí)刻是有反復(fù)的。例如，系統(tǒng)滴答時(shí)鐘ISR發(fā)生之后，OS任務(wù)調(diào)度器中并沒(méi)有就緒的任務(wù)，只能再次運(yùn)行空任務(wù)，通過(guò)空任務(wù)再次進(jìn)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(guò)以上的分析，使用嵌入式操作系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)MCU低功耗并不矛盾，反而帶來(lái)了諸多方便。