Tickless机制与具体实现

Tickless 具体实现

1、宏 configUSE_TICKLESS_IDLE

要想使用 Tickless 模式，首先必须将 FreeRTOSConfig.h 中的宏 configUSE_TICKLESS_IDLE设置为 1，代码如下：

#define configUSE_TICKLESS_IDLE  1      //1 启用低功耗 tickless 模式

2、宏 portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()

使能 Tickless 模式以后当下面两种情况都出现的时候 FreeRTOS 内核就会调用宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()来处理低功耗相关的工作。

● 空闲任务是唯一可运行的任务，因为其他所有的任务都处于阻塞态或者挂起态。

● 系统处于低功耗模式的时间至少大于 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP个时钟节拍，宏 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 默认在文件 FreeRTOS.h 中定义为 2，我们可以在 FreeRTOSConfig.h 中重新定义，此宏必须大于 2！

portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()有个参数，此参数用来指定还有多长时间将有任务进入就绪态，其实就是处理器进入低功耗模式的时长(单位为时钟节拍数)，因为一旦有其他任务 进 入 就 绪 态 处 理 器 就 必 须 退 出 低 功 耗 模 式 去 处 理 这 个 任 务 。portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()应该是由用户根据自己所选择的平台来编写的，此宏会被空闲任务调用来完成具体的低功耗工作。但是！如果使用 STM32 的话编写这个宏的工作就不用我们来完成了，因为 FreeRTOS 已经帮我们做好了，有没有瞬间觉得好幸福啊。当然了你也可以自己去重新编写，不使用 FreeRTOS 提供的 ，如果自己编写的话需要先将configUSE_TICKLESS_IDLE 设置为 2。宏 portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP 在文件 portmacro.h 中定义。

3、宏 configPRE_SLEEP_PROCESSING ()和 configPOST_SLEEP_PROCESSING()

在真正的低功耗设计中不仅仅是将处理器设置到低功耗模式就行了，还需要做一些其他的处理，比如：

● 将处理器降低到合适的频率，因为频率越低功耗越小，甚至可以在进入低功耗模式以后关闭系统时钟。

● 修改时钟源，晶振的功耗肯定比处理器内部的时钟源高，进入低功耗模式以后可以切换到内部时钟源，比如 STM32 的内部 RC 振荡器。

● 关闭其他外设时钟，比如 IO 口的时钟。

● 关闭板子上其他功能模块电源，这个需要在产品硬件设计的时候就要处理好，比如可以通过 MOS 管来控制某个模块电源的开关，在处理器进入低功耗模式之前关闭这些模块的电源。

有关产品低功耗设计的方法还有很多，大家可以上网查找一下，上面列举出的这几点在处理器进入低功耗模式之前就要完成处理。FreeRTOS 为我们提供了一个宏来完成这些操作，它就是 configPRE_SLEEP_PROCESSING()，这个宏的具体实现内容需要用户去编写。如果在进入低功耗模式之前我们降低了处理器频率、关闭了某些外设时钟等的话，那在退出低功耗模式以后就 需 要 恢 复 处 理 器 频 率 、 重 新 打 开 外 设 时 钟 等 ， 这 个 操 作 在 宏configPOST_SLEEP_PROCESSING()中完成，同样的这个宏的具体内容也需要用户去编写。这两个宏会被函数 vPortSuppressTicksAndSleep()调用，我们可以在 FreeRTOSConfig.h 定义这两个宏，如下：

/********************************************************************************/
/* FreeRTOS 与低功耗管理相关配置 */
/********************************************************************************/
extern void PreSleepProcessing(uint32_t ulExpectedIdleTime);
extern void PostSleepProcessing(uint32_t ulExpectedIdleTime);

//进入低功耗模式前要做的处理
#define configPRE_SLEEP_PROCESSING PreSleepProcessing
//退出低功耗模式后要做的处理
#define configPOST_SLEEP_PROCESSING PostSleepProcessing

函数 PreSleepProcessing()和 PostSleepProcessing()可以在任意一个 C 文件中编写，本章对应的例程是在 main.c 文件中，函数的具体内容在下一节详解。

4、宏 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP

处理器工作在低功耗模式的时间虽说没有任何限制，1 个时钟节拍也行，滴答定时器所能计时的最大值也行。但是时间太短的话意义也不大啊，就 1 个时钟节拍，我这刚进去就得出来！所 以 我 们 必 须 对 工 作 在 低 功 耗 模 式 的 时 间 做 个 限 制 ， 不 能 太 短 了 ， configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 就是用来完成这个功能的。此宏默认在文件FreeRTOS 中有定义，如下：

#ifndef configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP
    #define configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 2
#endif

#if configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP < 2
    #error configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP must not be less than 2
#endif

默认情况下 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 为 2 个时钟节拍，并且最小不能小于 2 个时钟节拍。如果要修改这个值的话可以在文件 FreeRTOSConfi.h 中对其重新定义。此宏会在空闲任务函数 prvIdleTask()中使用！

到此为止，FreeRTOS 中低功耗的基础大家都已经掌握了，可以在自己已经有的代码中加入此机制，看看功耗是否有降低。使能上面第一个宏定义，然后实现其他三个宏定义即可将低功耗机制加入自己的项目中。