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发表于 2016-9-17 17:24:40
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33.5.3 STM32F429开发板实验
配套例子:
V6-339_FreeRTOS实验_低功耗(tickless之睡眠模式)
实验目的:
1. 学习FreeRTOS的低功耗(tickless之睡眠模式)。
2. FreeRTOS自带的tickless模式使用比较简单,只需用户使能宏配置:
#defineconfigUSE_TICKLESS_IDLE 1
3. 为了打印系统信息,前面的所有实验中初始化了一个定时器中断,精度高于滴答定时器中断,每50us进一次中断,本例子关闭了任务执行情况打印功能,因为高频率的定时器中断会影响低功耗tickless模式效率。
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. FreeRTOS自带的tickless模式是调用的指令__WFI进入睡眠模式。
3. 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。
4. 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:
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:
- /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
- #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
- #include <stdint.h>
- extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
- #endif
-
- #define configUSE_PREEMPTION 1
- #define configUSE_IDLE_HOOK 0
- #define configUSE_TICK_HOOK 0
- #define configCPU_CLOCK_HZ ( ( unsigned long ) 168000000 )
- #define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )
- #define configMAX_PRIORITIES ( 5 )
- #define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( unsigned short ) 128 )
- #define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
- #define configMAX_TASK_NAME_LEN ( 16 )
- #define configUSE_TRACE_FACILITY 1
- #define configUSE_16_BIT_TICKS 0
- #define configIDLE_SHOULD_YIELD 1
- #define configUSE_TICKLESS_IDLE 1
-
-
- /* Co-routine definitions. */
- #define configUSE_CO_ROUTINES 0
- #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
-
- /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
- to exclude the API function. */
-
- #define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
- #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1
- #define INCLUDE_vTaskDelete 1
- #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 0
- #define INCLUDE_vTaskSuspend 1
- #define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
- #define INCLUDE_vTaskDelay 1
-
- /* Cortex-M specific definitions. */
- #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
- /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
- #define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS
- #else
- #define configPRIO_BITS 4 /* 15 priority levels */
- #endif
-
- /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
- function. */
- #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 0x0f
-
- /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
- routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions. DO NOT CALL
- INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
- PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
- #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 configUSE_TICKLESS_IDLE 1
使能tickless低功耗模式。
5、#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。
6、#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。
7、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。
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:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: main
- * 功能说明: 标准c程序入口。
- * 形 参:无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- int main(void)
- {
- /*
- 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)。
- 这样做的好处是:
- 1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
- 2. 保证系统正常启动,不受别的中断影响。
- 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。
- 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)
- 和cpsie i是等效的。
- */
- __set_PRIMASK(1);
-
- /* 硬件初始化 */
- bsp_Init();
-
- /* 创建任务 */
- AppTaskCreate();
-
- /* 启动调度,开始执行任务 */
- vTaskStartScheduler();
-
- /*
- 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
- 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:
- #define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
- */
- while(1);
- }
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:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_Init
- * 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
- * 形 参:无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_Init(void)
- {
- /*
- 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。
- 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。
-
- 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
- */
-
- /* 保证睡眠模式下调试器继续可以连接使用 */
- DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);
-
- /* 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);
-
- SystemCoreClockUpdate(); /* 根据PLL配置更新系统时钟频率变量 SystemCoreClock */
-
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
- bsp_InitKey(); /* 初始化按键变量 */
- 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 */
- bsp_InitLed(); /* 初始LED指示灯端口 */
- }
复制代码 FreeRTOS任务创建:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: AppTaskCreate
- * 功能说明: 创建应用任务
- * 形 参:无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void AppTaskCreate (void)
- {
- xTaskCreate( vTaskTaskUserIF, /* 任务函数 */
- "vTaskUserIF", /* 任务名 */
- 512, /* 任务栈大小,单位word,也就是4字节 */
- NULL, /* 任务参数 */
- 1, /* 任务优先级*/
- &xHandleTaskUserIF ); /* 任务句柄 */
-
-
- xTaskCreate( vTaskLED, /* 任务函数 */
- "vTaskLED", /* 任务名 */
- 512, /* 任务栈大小,单位word,也就是4字节 */
- NULL, /* 任务参数 */
- 2, /* 任务优先级*/
- &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄 */
-
- xTaskCreate( vTaskMsgPro, /* 任务函数 */
- "vTaskMsgPro", /* 任务名 */
- 512, /* 任务栈大小,单位word,也就是4字节 */
- NULL, /* 任务参数 */
- 3, /* 任务优先级*/
- &xHandleTaskMsgPro ); /* 任务句柄 */
-
-
- xTaskCreate( vTaskStart, /* 任务函数 */
- "vTaskStart", /* 任务名 */
- 512, /* 任务栈大小,单位word,也就是4字节 */
- NULL, /* 任务参数 */
- 4, /* 任务优先级*/
- &xHandleTaskStart ); /* 任务句柄 */
- }
复制代码 四个FreeRTOS任务的实现:
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