低功耗 Tickless 模式

低功耗 Tickless 模式简介

​ FreeRTOS 的低功耗 Tickless 模式是基于硬件层面的相应低功耗模式实现的，MCU 硬件层 面相关的低功耗模式请读者参考正点原子对应开发板开发指南中《低功耗实验》章节，本章主要介绍 FreeRTOS 的低功耗 Tickless 模式。

空闲任务中的低功耗 Tickless 处理

​ 在整个系统的运行过程中， 其实大部分的时间是在执行空闲任务的，而空闲任务之所及叫做空闲任务，是因为空闲任务是 在系统中的所有其他都阻塞或被挂起时才运行的，因此可以在本该空闲任务执行的期间，让 MCU 进入相应的低功耗模式，接着在其他任务因被解除阻塞或其他原因，而准备运行的时候， 让 MCU 退出相应的低功耗模式，去执行相应的任务。在以上这一过程中，主要的难点在于， MCU 进入相应的低功耗模式后，如何判断有除空闲任务外的其他任务就绪，并退出相应的空闲 模式去执行就绪任务，也就是如何计算 MCU 进入相应低功耗模式的时间，而 FreeRTOS 的低功耗 Tickless 模式机制已经处理好了这个问题。

函数 portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()

​ 此函数实际上是一个宏，该宏在portmacro.h文件中有定义，因为各种不同架构的不同MCU， 其进入低功耗模式的方式各有不同，因为 FreeRTOS 针对不同架构的不同 MCU，为用户提供了此宏，代码如下所示：

#ifndef portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP
 extern void vPortSuppressTicksAndSleep( TickType_t xExpectedIdleTime );
 #define portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP( xExpectedIdleTime ) \
 vPortSuppressTicksAndSleep( xExpectedIdleTime )
#endif

​ 可 以 看 出 ， 宏 portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP() 默 认 是 被 定 义 成 函 数 vPortSuppressTickAndSleep()，此函数中有一段重要的代码，使得 CPU 进入睡眠模式，代码如下 所示：

__weak void vPortSuppressTicksAndSleep( TickType_t xExpectedIdleTime )
{
 /* 省略其他代码 */

 /* 此宏用于执行进入相应低功耗模式之前的事务 */
 configPRE_SLEEP_PROCESSING( xModifiableIdleTime );

 /* 判断时长是否大于 0 */
 if( xModifiableIdleTime > 0 )
 {
 __dsb( portSY_FULL_READ_WRITE );
 /* 进入睡眠模式 */
 __wfi();
 __isb( portSY_FULL_READ_WRITE );
     }

 /* 此宏用于执行退出相应低功耗模式后的事务 */
 configPOST_SLEEP_PROCESSING( xExpectedIdleTime );

 /* 省略其他代码 */
}

​ 从上面的代码中可以看出，调用了函数__wfi()使得 CPU 进入睡眠模式，且在 CPU 进入睡 眠 模 式 前 后 ， 分 别 调 用 了 函 数 configPRE_SLEEP_RPOCESSING() 和 函 数 configPost_Sleep_ProCESSING()处理 CPU 进入睡眠模式之前和 CPU 退出睡眠模式之后要做的 事务，在这两个函数中，用户可以自行添加一些优化功耗的相关功能，例如管理 MCU 一些片 上外设的时钟、修改 MCU 的系统时钟或时钟源，使得 CPU 在进入睡眠模式后功耗达到最低， 在退出睡眠模式后又恢复功能。

低功耗 Tickless 模式相关配置项

​ 在前面对 FreeRTOS 低功耗 Tickless 模式的简介中提到了 FreeRTOS 中针对该模式的几个配 置，如下表所示：

configUSE_TICKLESS_IDLE

​ 此宏用于使能低功耗 Tickless 模式，当此宏定义为 1 时，系统会在进入空闲任务期间进入 相应的低功耗模式大于 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 的时长。

configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP

​ 此宏用于定义系统进入相应低功耗模式的最短时长，如果系统在进入相应低功耗模式前， 计算出系统将进入相应低功耗的时长小于 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 定 义的最小时长，则系统不进入相应的低功耗模式，要注意的是，此宏的值不能小于 2

configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)

​ 此宏用于定义一些需要在系统进入相应低功耗模式前执行的事务，例如可以在进入低功耗 模式前关闭一些 MCU 片上外设的时钟，以达到降低功耗的目的。

configPOSR_SLEEP_PROCESSING(x)

​ 此宏用于定义一些需要在系统退出相应低功耗模式后执行的事务，例如开启在系统在进入 相应低功耗模式前关闭的 MCU 片上外设的时钟，以是系统能够正常运行。

使用低功耗模式时将configUSE_TICKLESS_IDLE置1，宏定义设定configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)和configPOSR_SLEEP_PROCESSING(x)即可