freertos低功耗模式简要概述
简介
FreeRTOS 的 Tickless 模式是一种特殊的运行模式，用于最小化系统的时钟中断频率，以降低功耗。在 Tickless 模式下，系统只在有需要时才会启动时钟中断，而在无任务要运行时则完全进入休眠状态，从而降低功耗。在滴答中断重启时，会对 RTOS 滴答计数值进行校正调整。
低功耗模式的类型
在 FreeRTOS 里，低功耗模式一般借助以下几种方式实现：
1.空闲任务钩子函数：在系统处于空闲状态时，执行低功耗操作。
2. Tickless 模式：在系统空闲时停止 SysTick 定时器，以此减少 CPU 的活动。
实现低功耗模式的步骤
- 空闲任务钩子函数
- 在空闲任务钩子函数中执行低功耗操作，比如让 CPU 进入睡眠模式
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
// 定义空闲任务钩子函数
void vApplicationIdleHook( void )
{
// 进入低功耗模式，这里以简单的睡眠为例
__asm("WFI"); // 等待中断唤醒
}
// 主函数
int main(void)
{
// 初始化FreeRTOS
// 创建任务等操作
// 启动调度器
vTaskStartScheduler();
// 如果调度器启动失败，程序会执行到这里
for( ;; );
}
在上述代码中，vApplicationIdleHook 函数为空闲任务钩子函数，当系统处于空闲状态时，会调用该函数。__asm(“WFI”); 语句让 CPU 进入等待中断唤醒的睡眠模式。
Tickless 模式
Tickless 模式可以在系统空闲时停止 SysTick 定时器，进而减少 CPU 的活动。要开启 Tickless 模式，需在 FreeRTOSConfig.h 中进行如下配置：
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 1
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
// 实现vApplicationSleep hook函数
void vApplicationSleep( TickType_t xExpectedIdleTime )
{
// 进入低功耗模式，这里以简单的睡眠为例
__asm("WFI"); // 等待中断唤醒
}
// 主函数
int main(void)
{
// 初始化FreeRTOS
// 创建任务等操作
// 启动调度器
vTaskStartScheduler();
// 如果调度器启动失败，程序会执行到这里
for( ;; );
}
在上述代码中，vApplicationSleep 函数在系统进入低功耗模式时被调用，__asm(“WFI”); 语句让 CPU 进入等待中断唤醒的睡眠模式。
注意事项
中断处理：在低功耗模式下，要确保中断能够正常唤醒 CPU，不然系统可能会陷入睡眠状态无法恢复。
定时器管理：在 Tickless 模式下，要正确管理定时器，防止定时器超时问题。
在这方面会问到的一些问题：
- 什么是低功耗模式，为何在 FreeRTOS 里要使用它？
低功耗模式是指系统在空闲或不需要高处理能力时，通过降低时钟频率、关闭不必要的外设等方式来减少功耗。在 FreeRTOS 中使用低功耗模式，能延长电池供电设备的续航时间，降低能源消耗。 - 空闲任务钩子函数和 Tickless 模式的区别是什么？
空闲任务钩子函数是在系统处于空闲任务时执行的一段代码，可在其中执行简单的低功耗操作，如让 CPU 进入睡眠模式。而 Tickless 模式则是在系统空闲时停止 SysTick 定时器，进一步减少 CPU 的活动，降低功耗。 - 如何在 FreeRTOS 里开启 Tickless 模式？
要开启 Tickless 模式，需在 FreeRTOSConfig.h 中把 configUSE_TICKLESS_IDLE 定义为 1。同时，要实现 vApplicationSleep hook 函数，在该函数中执行低功耗操作 - 在空闲任务钩子函数中能执行哪些操作？
在空闲任务钩子函数中，可执行一些简单的低功耗操作，如让 CPU 进入睡眠模式、关闭不必要的外设等。但要注意不能在其中执行会阻塞任务的操作，否则会影响系统的正常运行。 - 怎样确保在低功耗模式下中断能正常唤醒 CPU？
要确保中断能正常唤醒 CPU，需要正确配置中断控制器和 CPU 的睡眠模式。在进入低功耗模式前，要使能相关的中断源，并确保中断服务程序能够正确处理中断事件。 - 开启低功耗模式后，系统出现异常或无法正常唤醒，可能的原因有哪些？
可能的原因包括中断配置不正确、定时器管理不当、外设没有正确关闭或唤醒等。需要仔细检查中断服务程序、定时器配置和外设驱动代码。 - 如何衡量低功耗模式的效果？
可以通过测量系统的功耗来衡量低功耗模式的效果。可以使用功率计等工具测量系统在不同模式下的功耗，比较开启和关闭低功耗模式时的功耗差异。 - 怎样进一步优化 FreeRTOS 的低功耗性能？
可以从多个方面进行优化，如优化任务调度算法，减少不必要的任务切换；合理配置外设的工作模式，在不需要时及时关闭；优化中断处理程序，减少中断响应时间等。