第32章 FreeRTOS低功耗之待机模式

席萌0209

第32章      FreeRTOS低功耗之待机模式

      低功耗是MCU的一项重要的指标，本章节为大家讲解STM32F103，STM32F407和STM32F429的低功耗方式之待机模式在FreeRTOS操作系统上面的实现方法。
      本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407以及F429。
32.1 STM32F103待机模式介绍
32.2 STM32F4xx待机模式介绍
32.3 实验例程说明
32.4      总结




32.1  STM32F103待机模式介绍


      说明：在FreeRTOS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，更多待机方式的知识请看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）停机模式(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哪些问题呢？ 请继续往下看。

32.1.1  STM32F103如何进入待机模式


      在FreeRTOS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。

32.1.2 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。

32.1.3 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：
    （1）复位引脚(始终有效)。
    （2）当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。
    （3）被使能的唤醒引脚。

席萌0209

32.2 STM32F4xx待机模式介绍


      说明：本小节的内容含STM32F407和STM32F429，在FreeRTOS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，更多待机方式的知识请看STM32F4xx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。
      STM32F4xx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）停机模式(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哪些问题呢？ 请继续往下看。

32.2.1 STM32F4xx如何进入待机模式


       在FreeRTOS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。

32.2.2 STM32F4xx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。
      早期工程版本是通过K2按键，即引脚PC13检测RTC的入侵事件进行唤醒，实际测试发现问题较多。本实验将其改为复位按键进行唤醒，可以这么做是因为系统进入到待机模式后，被唤醒后系统的执行过程等同于进行复位。

32.2.3 STM32F4xx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
    （1）复位引脚（仍可用）。
    （2）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）。
    （3）WKUP引脚 (PA0)（如果使能）。

席萌0209

32.3 实验例程说明



32.3.1 STM32F103开发板实验


配套例子：
    V4-338_FreeRTOS实验_低功耗（待机模式）
实验目的：
    1.     学习FreeRTOS的低功耗(待机模式)。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K2按键按下，系统从待机模式唤醒，即通过WKUP引脚PA0的上升将其唤醒。
    3.     K3按键按下，系统进入到待机模式。
    4.     关于低功耗的待机模式说明：
        (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。
    5.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
    6.     设计低功耗主要从以下几方面着手：
        (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睡眠模式，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：
                                    01：复位引脚(始终有效)。
                                    02：当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。
                                    03：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。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 72000000 )  
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
20. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
21. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
22. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
23. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
24. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
25. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
27. /* Co-routine definitions. */
28. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
29. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
31. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
32. to exclude the API function. */
34. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
35. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
36. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
37. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
38. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
39. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
40. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
42. /* Cortex-M specific definitions. */
43. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
44.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
45.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
46. #else
47.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
48. #endif
50. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
51. function. */
52. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
54. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
55. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
56. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
57. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
58. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

复制代码

几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 72000000 )   
        系统主频72MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 17 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
36.    
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

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. *    形    参: 无
7. *    返 回 值: 无
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. void bsp_Init(void)
11. {
12.      /*
13.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
14.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
16.          系统时钟缺省配置为72MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f10x.c 文件
17.      */
18.    
19.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
21.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键 */
24. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
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. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K3键按下 进入到待机模式 */
37.                    case KEY_DOWN_K3:            
38.                        printf("K3按键按下，系统进入待机模式，按K2按键将唤醒\\r\\n");
39.                        PWR_EnterSTANDBYMode();   
40.                        break;
41.                   
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                    
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 消息处理，这里用过LED闪烁
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      TickType_t xLastWakeTime;
91.      const TickType_t xFrequency = 400;
93.      /* 获取当前的系统时间 */
94.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
95.    
96.     while(1)
97.     {
98.          bsp_LedToggle(1);
99.          bsp_LedToggle(4);
100.         
101.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
102.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
103.     }
104. }
106. /*
107. *********************************************************************************************************
108. *    函 数 名: vTaskStart
109. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
110. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
111. *    返 回 值: 无
112. *   优 先 级: 4
113. *********************************************************************************************************
114. */
115. static void vTaskStart(void *pvParameters)
116. {
117.     while(1)
118.     {
119.          /* 按键扫描 */
120.          bsp_KeyScan();
121.         vTaskDelay(10);
122.     }
123. }

复制代码

席萌0209

32.3.2 STM32F407开发板实验


配套例子：
    V5-338_FreeRTOS实验_低功耗（待机模式）
实验目的：
    1.     学习FreeRTOS的低功耗(待机模式)。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K3按键按下，系统进入到待机模式。
    3.     早期工程版本是通过K2按键，即引脚PC13检测RTC的入侵事件进行唤醒，实际测试发现问题较多。本实验将其改为复位按键进行唤醒，可以这么做是因为系统进入到待机模式后，被唤醒后系统的执行过程等同于进行复位。
    4.     关于低功耗的待机模式说明：
        (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。
    5.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
    6.     设计低功耗主要从以下几方面着手：
        (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睡眠模式，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：
                                01：复位引脚(始终有效)。
                                02：当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。
                                03：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。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
20. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
21. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
22. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
23. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
24. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
25. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
27. /* Co-routine definitions. */
28. #define configUSE_CO_ROUTINES             0
29. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
31. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
32. to exclude the API function. */
34. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet     1
35. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
36. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
37. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 0
38. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
39. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
40. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
42. /* Cortex-M specific definitions. */
43. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
44.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
45.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
46. #else
47.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
48. #endif
50. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
51. function. */
52. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
54. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
55. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
56. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
57. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
58. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    0x01

复制代码

几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
       系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
33.    
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
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. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
20.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
21.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
23. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
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. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K3键按下 进入到待机模式 */
37.                    case KEY_DOWN_K3:            
38.                        printf("K3按键按下，系统进入待机模式，按K2按键将唤醒\\r\\n");
39.                        PWR_EnterSTANDBYMode();   
40.                        break;
41.                   
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                    
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 消息处理，这里用过LED闪烁
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      TickType_t xLastWakeTime;
91.      const TickType_t xFrequency = 400;
93.      /* 获取当前的系统时间 */
94.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
95.    
96.     while(1)
97.     {
98.          bsp_LedToggle(1);
99.          bsp_LedToggle(4);
100.         
101.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
102.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
103.     }
104. }
106. /*
107. *********************************************************************************************************
108. *    函 数 名: vTaskStart
109. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
110. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
111. *    返 回 值: 无
112. *   优 先 级: 4
113. *********************************************************************************************************
114. */
115. static void vTaskStart(void *pvParameters)
116. {
117.     while(1)
118.     {
119.          /* 按键扫描 */
120.          bsp_KeyScan();
121.         vTaskDelay(10);
122.     }
123. }

复制代码

席萌0209

32.3.3 STM32F429开发板实验


配套例子：
    V6-338_FreeRTOS实验_低功耗（待机模式）
实验目的：
    1.     学习FreeRTOS的低功耗(待机模式)。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K3按键按下，系统进入到待机模式。
    3.     早期工程版本是通过K2按键，即引脚PC13检测RTC的入侵事件进行唤醒，实际测试发现问题较多。本实验将其改为复位按键进行唤醒，可以这么做是因为系统进入到待机模式后，被唤醒后系统的执行过程等同于进行复位。
    4.     关于低功耗的待机模式说明：
        (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。
    5.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：消息处理，这里用作LED闪烁。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
    6.     设计低功耗主要从以下几方面着手：
        (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睡眠模式，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：
                                   01：复位引脚(始终有效)。
                                   02：当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。
                                   03：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。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
20. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
21. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
22. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
23. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
24. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
25. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
27. /* Co-routine definitions. */
28. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
29. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
31. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
32. to exclude the API function. */
34. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
35. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
36. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
37. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
38. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
39. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
40. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
42. /* Cortex-M specific definitions. */
43. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
44.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
45.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
46. #else
47.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
48. #endif
50. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
51. function. */
52. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
54. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
55. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
56. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
57. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
58. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

复制代码

几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
        系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
33.    
34.     /* 启动调度，开始执行任务 */
35.     vTaskStartScheduler();
37.      /*
38.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
39.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
40.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
41.      */
42.      while(1);
43. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
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. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
19.    
20.      SystemCoreClockUpdate();    /* 根据PLL配置更新系统时钟频率变量 SystemCoreClock */
22.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
24.      bsp_InitExtIO();   /* FMC总线上扩展了32位输出IO, 操作LED等外设必须初始化 */
25.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
26. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
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. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K3键按下 进入到待机模式 */
37.                    case KEY_DOWN_K3:            
38.                        printf("K3按键按下，系统进入待机模式，按K2按键将唤醒\\r\\n");
39.                        PWR_EnterSTANDBYMode();   
40.                        break;
41.                   
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                    
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 消息处理，这里用过LED闪烁
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      TickType_t xLastWakeTime;
91.      const TickType_t xFrequency = 400;
93.      /* 获取当前的系统时间 */
94.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
95.    
96.     while(1)
97.     {
98.          bsp_LedToggle(1);
99.          bsp_LedToggle(4);
100.         
101.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
102.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
103.     }
104. }
106. /*
107. *********************************************************************************************************
108. *    函 数 名: vTaskStart
109. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
110. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
111. *    返 回 值: 无
112. *   优 先 级: 4
113. *********************************************************************************************************
114. */
115. static void vTaskStart(void *pvParameters)
116. {
117.     while(1)
118.     {
119.          /* 按键扫描 */
120.          bsp_KeyScan();
121.         vTaskDelay(10);
122.     }
123. }

复制代码

席萌0209

32.4 总结

    本章节主要为大家讲解了FreeRTOS低功耗之待机模式，这里仅是提供了一种待机模式在FreeRTOS

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。