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' d! E6 X$ b! |7 f- Z0 k* l
5 y0 l: s7 @* z) {# d: L7 U0 J 【RTX操作系统教程】第23ç«  RTX低功耗之待机模式.pdf (662.13 KB, 下载次数: 12)

2016-2-16 14:47 上传

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* B$ A! l) u; g$ b第23章    RTX低功耗之待机模式

    低功耗是MCU的一项非常重要的指标，本章节为大家讲解STM32F103和STM32F407的低功耗方式之待机模式在RTX操作系统上面的实现方法（RTX本身支持的tickless低功耗模式在第24章节讲解）

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

23.1 STM32F103待机模式介绍

23.2 STM32F407待机模式介绍

23.3 实验例程说明

23.4      总结

23.1  STM32F103待机模式介绍

    说明：在RTX系统上面实现待机方式仅需了解这里讲解的知识基本就够用了，更多休眠方式的知识请看STM32F103参考手册和Cortex-M3权威指南。

    在系统或电源复位以后，微控制器处于运行状态。当CPU不需继续运行时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗，例如等待某个外部事件时。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。

    STM32F103有三种低功耗模式：

    (1)睡眠模式(Cortex™-M3内核停止，所有外设包括Cortex-M3核心的外设，如NVIC、系统滴答定时器Systick等仍在运行)。

    (2)停止模式(所有的时钟都已停止)。

    (3)待机模式(1.8V电源关闭)。

    本章节我们主要讲解待机模式，待机模式可实现系统的最低功耗。该模式是在Cortex-M3深睡眠模式时关闭电压调节器。整个1.8V供电区域被断电。PLL、HSI和HSE振荡器也被断电。SRAM和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电。

    在实际的待机模式编程时需要清楚那些问题呢？ 请继续往下看。

23.1.1  STM32F103如何进入待机模式

    在RTX系统中，让STM32进入待机模式比较容易，调用固件库函数PWR_EnterSTANDBYMode即可。

23.1.2  STM32F103如何退出待机模式

    让STM32从待机模式唤醒可以通过外部复位(NRST引脚)、IWDG复位、WKUP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件的上升沿。从待机唤醒后，除了电源控制/状寄存器，所有寄存器被复位。

    从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行。电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)将会指示内核由待机状态退出。

    在开发板上面是通过K2按键来唤醒，K2按键使用的引脚就是WKUP引脚。

! a: `1 O1 ?/ g7 A* V. }23.1.3 STM32F103使用待机模式注意事项

     待机模式要注意以下问题：

    (1)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：

    A.  复位引脚(始终有效)。

    B.  当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。

    C.  被使能的唤醒引脚。

; b7 L5 }, r) K# o, G" \" K, A$ K( A* i

23.2  STM32F407待机模式介绍

    说明：在RTX系统上面实现待机方式仅需了解这里讲解的知识基本就够用了，更多休眠方式的知识请看STM32F407参考手册和Cortex-M4权威指南。

    在系统或电源复位以后，微控制器处于运行状态。当CPU不需继续运行时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗，例如等待某个外部事件时。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。

    STM32F407有三种低功耗模式：

    （1）睡眠模式(Cortex™-M4F内核停止，所有外设包括Cortex-M4核心的外设，如NVIC、系统滴答定时器Systick等仍在运行)。

    （2）停止模式(所有的时钟都已停止)。

    （3）待机模式(1.2V电源关闭)。

    本章节我们主要讲解待机模式，待机模式下可达到最低功耗。待机模式基于Cortex™-M4F深度睡眠模式，其中调压器被禁止。因此1.2 V域断电。PLL、HSI振荡器和HSE 振荡器也将关闭。除备份域RTC寄存器、RTC备份寄存器和备份SRAM）和待机电路中的寄存器外，SRAM 和寄存器内容都将丢失。

    在实际的待机模式编程时需要清楚那些问题呢？ 请继续往下看。

; K7 n- X9 V$ m! x3 x; k. P23.2.1 STM32F407如何进入待机模式

    在RTX系统中，让STM32进入待机模式比较容易，调用固件库函数PWR_EnterSTANDBYMode即可。

23.2.2 STM32F407如何退出待机模式

    让STM32从待机模式唤醒可以通过外WKUP 引脚上升沿、RTC闹钟（闹钟A和闹钟B）、RTC唤醒事件、RTC入侵事件、RTC 时间戳事件、NRST引脚外部复位和IWDG 复位，唤醒后除了电源控制/状寄存器，所有寄存器被复位。

    从待机模式唤醒后，程序将按照复位（启动引脚采样、复位向量已获取等）后的方式重新执行。PWR 电源控制/ 状态寄存器(PWR_CSR)中的SBF状态标志指示MCU已处于待机模式。

    在开发板上面是通过K2按键来唤醒，K2按键使用的引脚就是RTC入侵事件检测引脚PC13。

4 t5 b3 n7 G5 [$ P23.2.3 STM32F407使用待机模式注意事项

    待机模式要注意以下问题：

（1）将选择的待机模式唤醒源（RTC闹钟A、RTC闹钟B、RTC唤醒、RTC入侵或RTC时间戳标志）对应的RTC标志清零，防止无法正常进入待机模式。

（2）待机模式下的 I/O 状态

    A. 复位引脚（仍可用）。

    B. 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）。

    C.  WKUP引脚 (PA0)（如果使能）。

/ \" o2 `7 ^( ]$ i/ ~# j1 x

23.3  实验例程说明
( }" S8 u; s  W! E0 [23.3.1 STM32F103开发板实验

配套例子：

    V4-423_RTX实验_低功耗（待机模式）

实验目的：

    1.     学习RTX实验低功耗（待机模式）。

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。K2按键还有一个功能就是将系统从待机模式唤醒。

    3.     K3按键按下，系统进入到待机模式。

    4.     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。

    5.     关于低功耗的说明：

    (1)   待机模式可实现系统的最低功耗。该模式是在Cortex-M3深睡眠模式时关闭电压调节器整个1.8V供电区域被断电。PLL、HSI和HSE振荡器也被断电。SRAM和寄存器内容丢失。只有备份的寄存器和待机电路维持供电。

     (2) 从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行。

    6.     实际项目中推荐采用官方的tickless模式。

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.在停机模式下，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：

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：

    使能WKUP引脚PA0，用于将系统从待机模式唤醒。在bsp.c文件里面调用。

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: bsp_Init
   
4. *    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。
   
5. *             全局变量。
   6 J6 |/ ]; f" w
6. *    形    参: 无
   
7. *    返 回 值: 无
   
8. *********************************************************************************************************
   
9. */
   ; v& J' x' Y' j2 F8 C
10. void bsp_Init(void)
    * L6 C  ~& i0 R; f/ B
11. {   
    * x3 G& I2 g' S2 E) t5 {
12.      /* 优先级分组设置为4, 优先配置好NVIC */
    
13.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
    ) a* i1 V8 g4 i5 Q, i$ @- e4 a. a
14.    
    ( F. w7 G9 `$ e# Y# ]/ F
15.      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
    
16.    
    . N  f+ t# k4 i  ]$ J8 L! S. _
17.      /* 使能WKUP 引脚PA0，用于将系统从待机模式唤醒 */
    
18.      PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);
    # z$ ~. C0 k2 S) K8 h+ O8 z
19. 
    
20.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    
21.      bsp_InitLed();         /* 初始LED指示灯端口 */
    
22.      bsp_InitKey();         /* 初始化按键 */
    
23.    
    
24. }

复制代码

; W, r/ M( W: O3 u

RTX初始化：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   1 u, D, d' h! \/ A* [
3. *    函 数 名: main
   3 i. S) [) v7 N  U( b- u) }
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
   & _1 A+ C7 R7 Y* l6 [9 k  A
5. *    形    参: 无
   
6. *    返 回 值: 无
   " e* A4 e8 K6 |
7. *********************************************************************************************************
   ) u  m: A( X; ?
8. */
   & ^" F& ]4 w0 q+ W
9. int main (void)
   ! Y* ^# X  S. x" Y  @/ f
10. {   
    1 I( J) t4 t5 j0 s/ N5 X" [
11.      /* 初始化外设 */
    ! Q0 n% E8 K7 C1 Z6 ~
12.      bsp_Init();
    6 o! F+ S) d) b
13.    
    
14.      /* 创建启动任务 */
    ' X4 E  s; L! `3 C
15.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    
16.                        4,                        /* 任务优先级 */
    3 |: w5 @; u$ n7 P, |- z
17.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    
18.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    + b0 Y  @3 F# P
19.      while(1);
    
20. }

复制代码

+ z% L" ~. q/ n$ I0 q

RTX任务创建：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
   " U6 Z3 _- L- _
4. *    功能说明: 创建应用任务
   5 P: j& L' J# A0 t( y$ |
5. *    形    参: 无
   4 w1 F0 O3 z+ L$ A. S( W% X
6. *    返 回 值: 无
   * s5 _( i( N; |+ M4 s
7. *********************************************************************************************************
   , P* y# c+ ^7 ]1 ?
8. */
   
9. static void AppTaskCreate (void)
   
10. {
    
11.      HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF,             /* 任务函数 */
    9 z4 W- p" x. p7 B9 ]0 Q
12.                                            1,                         /* 任务优先级 */
    
13.                                            &AppTaskUserIFStk,         /* 任务栈 */
    ! h- J' w: r! g/ Z3 u2 m
14.                                            sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
15.    
    9 J, _. B4 V5 ^$ x
16.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    3 B8 X2 l6 c4 d$ S" V/ a! B7 V" H( z- F
17.                                         2,                       /* 任务优先级 */
    ( d, e0 q  ~- G& k1 N# ~( [
18.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
    " A* C  C$ b0 |$ z. \) q) q4 E3 G  b
19.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
    6 ^/ h3 o! b6 z
20.    
    
21.      HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro,             /* 任务函数 */
    
22.                                            3,                         /* 任务优先级 */
    6 ?8 `  P4 Q" z$ X0 E9 W
23.                                            &AppTaskMsgProStk,         /* 任务栈 */
    6 j; c3 }/ ~' z- r& X
24.                                            sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    2 O1 H! a) M% |
25. }

复制代码

信号量创建：

1. static OS_SEM semaphore;
   
2. 
   
3. /*
   0 |! l& I/ E) {. B: Y) ~, \+ Q
4. *********************************************************************************************************
   
5. *    函 数 名: AppObjCreate
   4 w4 Z( |0 k1 U! y- q% V/ |9 G
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
   
7. *    形    参: 无
   - z. _. V4 K$ z$ g7 q
8. *    返 回 值: 无
   # o5 |9 Q! E  Z; |; {0 o
9. *********************************************************************************************************
   5 q' `, ^& |1 }) L9 y& b
10. */
    1 }; s- K% }9 ^( Z) J/ T$ H
11. static void AppObjCreate (void)
    7 Y* Q- R7 f4 z( v6 p5 {' l5 ?8 e# i0 T
12. {
    
13.      /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */
    8 ]  X( Q" {5 n& a: A8 y7 [$ {
14.      os_sem_init (&semaphore, 0);
    
15. }

复制代码

9 @0 x& \9 A  s2 a$ p  X, T' D

四个RTX任务的实现：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   6 y6 X9 x( j; ?* G( n6 g6 ?
3. *    函 数 名: AppTaskUserIF
   5 N$ W/ n7 ~3 A/ a( V! M- @5 C
4. *    功能说明: 按键消息处理     
   2 O3 T  t/ u; S6 F* d
5. *    形    参: 无
   8 P5 w6 B- R# R+ z2 R6 m9 q
6. *    返 回 值: 无
   6 p! C: Q) \' G' v
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
   
8. *********************************************************************************************************
   , g/ e4 K* s( P- b  x2 k4 g
9. */
   
10. __task void AppTaskUserIF(void)
    
11. {
    7 ?; m  |, ~, m+ ?
12.      uint8_t ucKeyCode;
    . @5 h) m& U( T5 _# w. f
13. 
    
14.     while(1)
    
15.     {
    
16.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
    
17.         
    - h0 o, b  [' l
18.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    
19.          {
    
20.               switch (ucKeyCode)
    
21.               {
    6 x3 g, m0 h1 i9 q5 v
22.                    /* K1键按下，打印调试说明 */
    4 [! d! [& s/ y4 H3 w* F& @- H/ ]/ s3 B
23.                    case KEY_DOWN_K1:
    4 X; s' |+ B, {& c' Z/ I
24.                        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\r\n");
    
25.                        break;  
    
26. 
    ( \% \8 N( g8 Y; x. d* L! {
27.                    /* K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro */
    
28.                    case KEY_DOWN_K2:
    / [8 J& Q8 s2 e4 D, O, C6 K
29.                        printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro\r\n");
    , z5 |+ r8 l4 m  q! X' j- [3 _
30.                        os_sem_send (&semaphore);
    
31.                        break;
    8 l/ N0 h+ ^( H5 ~) [
32. 
    
33.                    /* 其他的键值不处理 */
    1 ~5 s  `; X, F& R- R6 S
34.                   default:                    
    5 {* b: J- y. @0 W  g2 G& j$ o) C
35.                        break;
    
36.               }
    
37.          }
    
38.         
    / W# Y9 _6 E3 c* v6 w
39.          os_dly_wait(20);
    5 _  F# l9 A- U* j& T- p  N( b2 w9 _) X
40.      }
    
41. }
    
42. 
    / |- x: P) k. X; @9 A9 t
43. /*
    . U1 F6 ?1 [7 h! g* K7 l# D
44. *********************************************************************************************************
    & C8 S+ `$ K, ~/ z  e
45. *    函 数 名: AppTaskLED
    - R. ^$ J( A4 [. E" X4 r
46. *    功能说明: LED闪烁。
    
47. *    形    参: 无
    
48. *    返 回 值: 无
    
49. *   优 先 级: 2
    2 x4 ^4 z: u; p" Y% e0 N7 O
50. *********************************************************************************************************
    
51. */
    
52. __task void AppTaskLED(void)
    
53. {
    * t. r3 U) [; a4 ~5 Q4 U
54.      const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
    $ c+ x$ q( M  b# M. i* K% N: T
55.    
    
56.      /* 设置延迟周期 */
    
57.      os_itv_set(usFrequency);
    2 b( z. R  [% m% \3 Z6 H& G
58.    
    
59.     while(1)
    
60.     {
    7 I6 o$ `( u# r: ?
61.          bsp_LedToggle(2);
    5 p( E8 V+ }& y: U
62.          bsp_LedToggle(3);
    
63. 
    
64.          /* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
    . z2 m8 q$ g1 {) y2 C1 p7 P# r
65.          os_itv_wait();
    5 ^( M" M, P/ `* j+ B* T2 M( S1 v
66.     }
    
67. }
    
68. 
    
69. /*
    
70. *********************************************************************************************************
    
71. *    函 数 名: AppTaskMsgPro
    
72. *    功能说明: 消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号
    
73. *    形    参: 无
    
74. *    返 回 值: 无
    
75. *   优 先 级: 3
    8 C1 N6 i. K- r  b8 K' ]
76. *********************************************************************************************************
    
77. */
    5 ^" J: x" c! A. G  C: g5 `
78. __task void AppTaskMsgPro(void)
    : x/ U+ C  q1 R1 r+ W$ x
79. {
    4 l% t+ S) W, E) A; i: F
80.      OS_RESULT xResult;
    , {5 A* u( `* E5 i9 \5 h: K' v
81.      const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
    + \; Q+ p. N/ m6 F! c
82.    
    
83.     while(1)
    
84.     {
    
85.          xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
    4 J' E3 [3 H5 _& d& d2 ?
86.         
    
87.          switch (xResult)
    9 d& X1 U9 K. H% i
88.          {
    3 ?' g0 |7 r  z7 Y: Q* J. Y# f3 i
89.               /* 无需等待接受到信号量同步信号 */
    ! N) N5 G' O. B
90.               case OS_R_OK:
    
91.                    printf("无需等待接受到信号量同步信号\r\n");
    
92.                    break;  
    
93. 
    
94.               /* 信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号 */
    
95.               case OS_R_SEM:
    
96.                    printf("信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号\r\n");
    
97.                    break;
    ! G7 C1 y; O9 \/ I4 ]1 o
98. 
    % [0 ]1 R1 q1 u
99.               /* 超时 */
    
100.               case OS_R_TMO:
     
101.                    bsp_LedToggle(1);
     
102.                    bsp_LedToggle(4);
     . f1 z) p. Q; F  [( P
103.                    break;
     
104.             
     
105.               /* 其他值不处理 */
     
106.               default:                     
     0 {, d: }; C& U4 A; r7 ~( i
107.                    break;
     1 u1 T6 E, d/ j+ R$ Y! ?+ C& I
108.          }   
     & A3 U8 L- s0 u1 B* N) H$ y6 k
109.     }
     
110. }
     . d7 |$ P) v4 U; C7 X
111. 
     6 q$ A2 g0 D- o
112. /*
     
113. *********************************************************************************************************
     
114. *    函 数 名: AppTaskStart
     
115. *    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。
     - G6 }3 V. [8 T- z2 P- {
116. *    形    参: 无
     
117. *    返 回 值: 无
     
118. *   优 先 级: 4
     
119. *********************************************************************************************************
     
120. */
     
121. __task void AppTaskStart(void)
     
122. {
     
123.      /* 创建任务 */
       }% Z: K+ O2 @! y# k9 F7 Q# W
124.      AppTaskCreate();
     
125.    
     3 {4 R4 \6 c+ x9 V4 r0 ]
126.      /* 创建任务通信机制 */
     
127.      AppObjCreate();
     7 X' j, w' F% F% W
128.    
     8 a) ^0 J7 {+ D! }
129.     while(1)
     ' D6 w8 i9 ~  h
130.     {
     ! E3 I3 |& p& ^: ]
131.          /* 按键扫描 */
     
132.          bsp_KeyScan();
     
133.         os_dly_wait(10);
     
134.     }
     
135. }

复制代码

23.3.2   STM32F407开发板实验

配套例子：

    V5-423_RTX实验_低功耗（待机模式）

实验目的：

    1.     学习RTX实验低功耗（待机模式）。

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.     K2按键还有一个功能是将系统从待机模式唤醒，唤醒方式是用过K2按键对应的引脚PC13检测RTC的入侵事件。

    4.     K3按键按下，系统进入到待机模式。

    5.     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。

    6.     关于低功耗的说明：

     (1)  待机模式可实现系统的最低功耗。该模式是在Cortex-M4F深睡眠模式时关闭电压调节器整个1.2V供电区域被断电。PLL、HSI和HSE振荡器也被断电。SRAM和寄存器内容丢失。只有备份的寄存器和待机电路维持供电。

     (2) 从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行。

    7.     实际项目中推荐采用官方的tickless模式。

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.在停机模式下，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：

RTX初始化：

1. /*
   - o4 Y# c4 ?" Q* H6 k
2. *********************************************************************************************************
   # I8 K3 ?+ D# l+ v& K0 G
3. *    函 数 名: main
   
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
   
5. *    形    参: 无
   0 ?3 x3 s% j7 H1 _* n4 j
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   ; \7 f# [! a0 y1 |. S4 B
8. */
   
9. int main (void)
   
10. {   
    * R  z& H0 k7 n3 r$ D+ d( H
11.      /* 初始化外设 */
    
12.      bsp_Init();
    
13.    
    3 w( `; i' Z  V* D4 Z2 {
14.      /* 创建启动任务 */
    3 V4 d9 d& G& y9 Z) H* l
15.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    
16.                        4,                        /* 任务优先级 */
    
17.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    
18.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    ! u$ l/ a1 j+ a7 p5 R3 I
19.      while(1);
    7 k" }0 d% T. o1 e1 y
20. }

复制代码

RTX任务创建：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
   $ V3 @* d! |0 a1 a
4. *    功能说明: 创建应用任务
   & C5 g  Q* c2 r" |' B
5. *    形    参: 无
   ) ~% M% }: v$ v6 w
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void AppTaskCreate (void)
   ' ~  Y1 G1 K5 V% s5 Y
10. {
    1 n. `% K1 i/ s
11.      HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF,             /* 任务函数 */
    
12.                                            1,                         /* 任务优先级 */
    
13.                                            &AppTaskUserIFStk,         /* 任务栈 */
    
14.                                            sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
15.    
    
16.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    
17.                                         2,                       /* 任务优先级 */
    
18.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
    5 ]$ o# h! C3 D6 [
19.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
    1 X. W7 v5 f0 s: V
20.    
    $ }* O( ]4 b$ Y# L
21.      HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro,             /* 任务函数 */
    
22.                                            3,                         /* 任务优先级 */
    
23.                                            &AppTaskMsgProStk,         /* 任务栈 */
    
24.                                            sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    ( |% B- g% k7 U+ C" i# s2 x
25. }

复制代码

" q1 q( X' X4 w9 Q

信号量创建：

1. static OS_SEM semaphore;
   % J% i$ R" Z+ B2 H+ G
2. 
   
3. /*
   8 v) M" Q$ n8 q  s/ X
4. *********************************************************************************************************
   
5. *    函 数 名: AppObjCreate
   ' v" b( C5 V) x1 V+ x. }! T! g4 X, }
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
   
7. *    形    参: 无
   
8. *    返 回 值: 无
   " @* L* q( u* i+ l7 z2 c: A+ i
9. *********************************************************************************************************
   
10. */
    
11. static void AppObjCreate (void)
    7 \+ j/ |) \% u* e
12. {
    
13.      /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */
    
14.      os_sem_init (&semaphore, 0);
    $ F4 H0 Y! J" U, c% Q% {( P
15. }

复制代码

K2按键(PC13引脚)RTC入侵事件检测的实现，在bsp.c文件中：

1. /*
   3 H) s# ]6 n- b2 q$ r
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: bsp_Init
   
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。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。只需要调用一次
   5 M1 x" X/ G$ {5 l# ]
5. *    形    参：无
   . X+ J" M! P" V2 i
6. *    返 回 值: 无
   4 M& }) O4 i0 n# N* R- I8 Z
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   # C0 a" p+ m4 R. l7 l/ e, T2 L
9. void bsp_Init(void)
   
10. {
    
11.      /* 优先级分组设置为4, 优先配置好NVIC */
    ! V" t8 \/ c; c; U/ r
12.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
    # I- P( [! F" \0 f7 F
13. 
    . I  J  u1 G1 Z5 G) A
14.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    * v  O" h1 R/ {4 t9 S
15.      bsp_InitKey();         /* 初始化按键变量（必须在 bsp_InitTimer() 之前调用） */
    & L8 B4 J: D' {5 }+ u
16. 
    
17.      /* 针对不同的应用程序，添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
    5 F& V( s+ ~1 T
18.      bsp_InitLed();         /* 初始LED指示灯端口 */
    ! Y- {% I- ~2 v7 z. g( u
19.    
    # l/ d( z$ B6 [7 `" @# }
20.      bsp_rtctamper();
    
21. }
    2 Q7 @8 X) U  g' I, F
22. 
    
23. /*
    
24. *********************************************************************************************************
    3 j  x+ Y5 J4 Z: h2 r# C
25. *    函 数 名: bsp_rtctamper
    
26. *    功能说明: 配置RTC的入侵事件来唤醒待机模式,另外用户不需要写入侵中断函数。
    
27. *             因为系统进入到待机模式后，检测到入侵事件后系统的执行过程等同于进行复位。
    
28. *    形    参: 无
    / ]# V& W3 l) e
29. *    返 回 值: 无
    - x' D" c3 Z3 h6 J& j/ P
30. *********************************************************************************************************
    
31. */
    
32. static void bsp_rtctamper(void)
    
33. {
    
34.      NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    9 M6 N. G5 l, k. R1 y: t! ]+ q6 C
35.      EXTI_InitTypeDef  EXTI_InitStructure;
    
36. 
    : }; r. U: C& |) q2 |6 K
37.      /* 使能PWR时钟 */
    
38.      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
    # I4 s# g' s9 v& R/ q* a
39. 
    
40.      /* 允许访问RTC */
    
41.      PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
    # o# v# @1 r0 f* S4 O: s9 R7 h! C
42.    
    
43.     /* 选择RTC时钟源 LSI */   
    , Y5 k3 M8 A* e0 N, F
44.      RCC_LSICmd(ENABLE);
    0 B( l3 a- f7 R6 P
45.      while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != RESET);
    
46.      RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
    ! \  n0 l4 m- q% P, A! Q: R
47. 
    : v4 x# b  X, r/ x7 @0 C: @% V
48.      /* 使能外部中断 */
    ; {$ g5 n# ~% g  f. q  t3 @' K
49.      EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line21);
    $ J) c0 x, A! \
50.      EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line21;
    
51.      EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;
    / z$ b; g# @, y* K) u
52.      EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    / C; }% c6 ~% _
53.      EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    , ~& ~1 w$ M. U! e4 c- p) F. s
54.      EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
55. 
    
56.      /* 使能中断通道 TAMPER */
    $ ?, z8 B. U. h4 K: c9 b5 p
57.      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TAMP_STAMP_IRQn;
    % {4 b' n8 ~- ~, z- ?* x" H3 `
58.      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    5 S1 n# F' N5 X1 q+ O& \0 l
59.      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    7 b; @& p& k1 D3 n6 n  U" `
60.      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
61.      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    " j$ s& ~! ~9 ?
62. 
    
63.      /* 禁止Tamper 1检测 */
    - d& O$ b& _* m
64.      RTC_TamperCmd(RTC_Tamper_1, DISABLE);
    
65.    
    
66.      RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_TAMP1F);
    ! m; I' a5 f: w1 {" A" v
67.      RTC_TamperTriggerConfig(RTC_Tamper_1, RTC_TamperTrigger_FallingEdge);
    
68.      RTC_ITConfig(RTC_IT_TAMP, ENABLE);
    * X: i0 H+ f1 Q
69.      RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_TAMP1);
    " l2 Y& B& C, a3 H+ |9 c0 u
70. 
    / d3 `; ?" C% ~( c, S) |8 I
71.      /* 使能 Tamper 1 detection */
    
72.      RTC_TamperCmd(RTC_Tamper_1, ENABLE);
    
73. }

复制代码

" T: r+ p; n! m3 {! F; b9 u  ?

四个RTX任务的实现：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: AppTaskUserIF
   
4. *    功能说明: 按键消息处理     
   
5. *    形    参: 无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
   
8. *********************************************************************************************************
     i4 V7 [" i& n6 s
9. */
   
10. __task void AppTaskUserIF(void)
    
11. {
    
12.      uint8_t ucKeyCode;
    $ {  y: I* |/ q
13. 
    % H" D& H6 i% r4 I' v
14.     while(1)
    
15.     {
    
16.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
    2 O9 J# C" z0 Y# V& l, }5 ~; \
17.         
    : {& R8 E+ \" B6 i  Y; f0 P
18.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    
19.          {
    
20.               switch (ucKeyCode)
    2 U% Z1 \: \2 g/ K: R; M' @
21.               {
    
22.                    /* K1键按下，打印调试说明 */
    
23.                    case KEY_DOWN_K1:
    3 y0 V' D/ {/ ]3 }
24.                        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\r\n");
    , U0 D$ i  ]3 V, k. F5 ?, L! M
25.                        break;  
    
26. 
    , {+ v# B  h9 I- O, H. n
27.                    /* K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro，K2按键还有一个功能就是将系统从
    
28. 待机模式唤醒*/
    
29.                    case KEY_DOWN_K2:
    
30.                        printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro\r\n");
    6 {1 n  f* x; B5 B
31.                        os_sem_send (&semaphore);
    : }! \1 c. `' e* x4 e8 P  O$ g
32.                        break;
      `+ h/ J+ X9 m: D6 M- l
33.                   
    / o+ ?" p8 ~* P
34.                    /* K3键按下 进入到待机模式 */
    
35.                    case KEY_DOWN_K3:            
    6 f' c1 L% N/ j# ~9 c
36.                        printf("K3按键按下，系统进入待机模式，按K2按键将唤醒\r\n");
    ( _* b- F8 c2 p8 j& T7 d1 ~: n. X
37.                        PWR_EnterSTANDBYMode();   
    ( h% T1 F) K! H/ ~% K9 f
38.                        break;
    
39. 
    
40.                    /* 其他的键值不处理 */
    . ], A) i' e% j7 C
41.                    default:                    
    
42.                        break;
    6 s+ ~$ N6 E( Y) u5 |2 j
43.               }
    ( \& U' N3 H6 G9 ^6 H3 }5 F
44.          }
    
45.         
    
46.          os_dly_wait(20);
    " v2 ?* {8 C2 Q+ f1 {/ e# D
47.      }
    0 T% T% U2 A# }" A! `  c
48. }
    2 v4 v; \2 g9 E
49. 
    
50. /*
    ( C. ^1 f. `/ {9 ?7 j7 M
51. *********************************************************************************************************
    
52. *    函 数 名: AppTaskLED
    
53. *    功能说明: LED闪烁。
    * |& d, G, A9 h, |/ d
54. *    形    参: 无
    
55. *    返 回 值: 无
    
56. *   优 先 级: 2
    $ ^+ I+ Y1 m3 e5 \4 J7 Q7 X6 }
57. *********************************************************************************************************
      P4 f7 t8 J. e& k, c: ]/ [% E
58. */
    9 }5 F; T0 t* q. s% V% C
59. __task void AppTaskLED(void)
    
60. {
    & F. @) w: {! ?2 {' q! w
61.      const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
    & l7 k1 f( t$ x
62.    
    ( T2 ~4 s" a9 ^% b- K% R
63.      /* 设置延迟周期 */
    
64.      os_itv_set(usFrequency);
    % N. R+ t' i8 I+ G
65.    
    
66.     while(1)
    
67.     {
    ( ?( J+ t! G7 I- a# l3 g* v3 p
68.          bsp_LedToggle(2);
    
69.          bsp_LedToggle(3);
    
70. 
    
71.          /* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
    
72.          os_itv_wait();
    8 \3 ?0 w5 z. ~! N: W- L# U
73.     }
    : d3 ~0 g+ O; I+ X
74. }
    ( {& i! Q: T0 @5 C( Z$ A
75. 
    
76. /*
    ) ?( k' p+ g3 ]: k
77. *********************************************************************************************************
    
78. *    函 数 名: AppTaskMsgPro
    
79. *    功能说明: 消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号
    % E5 b% `1 e) ?$ N& k' N: G
80. *    形    参: 无
    , p3 Q6 X+ X7 r0 u9 U. K
81. *    返 回 值: 无
    
82. *   优 先 级: 3
    
83. *********************************************************************************************************
    
84. */
    5 I8 e3 K4 v1 B6 H, J6 i
85. __task void AppTaskMsgPro(void)
    4 s: X2 u4 F0 e" v1 o' y
86. {
    
87.      OS_RESULT xResult;
    
88.      const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
    / ?/ K" n! q) J
89.    
    
90.     while(1)
    / x9 q- p. Y0 e( v% \, A3 [
91.     {
    ! `. T4 E. t% B4 W
92.          xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
    ) ~, v# }: u* R  ^7 W
93.         
    3 P& l% @# `3 b  P$ y
94.          switch (xResult)
    7 m- R+ F# ]! X1 {- g% @, h
95.          {
    9 U3 y# n$ p! n# v( t
96.               /* 无需等待接受到信号量同步信号 */
    
97.               case OS_R_OK:
    , \  |+ A- [0 p. P2 F- U" p
98.                    printf("无需等待接受到信号量同步信号\r\n");
    
99.                    break;  
    
100. 
     / r! q) Y; z7 C# p/ T
101.               /* 信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号 */
     & K5 B! C7 d6 Y6 @$ m
102.               case OS_R_SEM:
     / R! g2 V. N+ I7 c2 t8 g
103.                    printf("信号量不可用，usMaxBlockTime等待时间内收到信号量同步信号\r\n");
     
104.                    break;
     ( [& |& C4 b8 z# Y7 }6 L+ e
105. 
     # {6 r9 x  h% m
106.               /* 超时 */
     
107.               case OS_R_TMO:
     . w, E- e# J1 X2 u8 J; c1 c  J3 [- Z- q
108.                    bsp_LedToggle(1);
     5 w# R& d2 b6 y( g( u; \0 d$ ~
109.                    bsp_LedToggle(4);
     2 b: p$ S) V# h: I9 }
110.                    break;
     6 _/ K# |& ?2 a( k7 s
111.             
     % M3 g- d2 {! y8 {6 V2 E& y
112.               /* 其他值不处理 */
     
113.               default:                    
     % X$ ]0 c+ D% D  ?+ f7 C- I
114.                    break;
     
115.          }   
     : l+ w5 @! s2 \
116.     }
     & C4 d8 a$ |. L1 f' ~
117. }
     
118. 
     
119. /*
     7 S! N, [6 `) O3 U) M3 Z- F
120. *********************************************************************************************************
     . l1 C* [3 u' W/ O* ]+ F* Q2 Y7 |
121. *    函 数 名: AppTaskStart
     
122. *    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。
     / W9 Y" r- |# t! i7 d0 k4 C3 ?
123. *    形    参: 无
     / w+ [+ J1 ~+ D$ j4 i
124. *    返 回 值: 无
     
125. *   优 先 级: 4
     
126. *********************************************************************************************************
     
127. */
     5 W$ x* {2 q: T9 h
128. __task void AppTaskStart(void)
       O+ M: v$ d8 a! r6 G* A9 t& M& x
129. {
     
130.      /* 创建任务 */
     
131.      AppTaskCreate();
     % V5 x( k# \4 i! o; A
132.    
     
133.      /* 创建任务通信机制 */
     
134.      AppObjCreate();
     
135.    
     
136.     while(1)
     
137.     {
     
138.          /* 按键扫描 */
     6 w" S' T! F3 s! S; X6 a8 B
139.          bsp_KeyScan();
     2 u- w1 v. f! I8 `% i
140.         os_dly_wait(10);
     
141.     }
     1 q2 L6 g+ i3 D+ \6 y
142. }

复制代码

23.4 总结

    本章节主要为大家讲解了RTX低功耗之待机模式，这里仅是提供了一种停机模式在RTX上的实现思路，有兴趣的同学也可以想一些其它的实现思路。

好东西，还是去安富莱官网下载PDF版本的。