【RTX操作系统教程】第21章 RTX低功耗之睡眠模式

席萌0209

第21章    RTX低功耗之睡眠模式

    低功耗是MCU的一项非常重要的指标，比如某些可穿戴的设备，其携带的电量有限，如果整个电路消耗的电量特别大的话，就会经常出现电量不足的情况，影响用户体验。
    本章节为大家讲解STM32F103和STM32F407的低功耗方式之睡眠模式在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。
21.1 STM32F103睡眠模式介绍
21.2 STM32F407睡眠模式介绍
21.3 低功耗模式的调试支持
21.4 如何有效降低休眠模式下的功耗
21.5 实验例程说明
21.6      总结

21.1  STM32F103睡眠模式介绍

    说明：在RTX系统上面实现睡眠方式仅需了解这里讲解的知识基本就够用了，更多睡眠方式的知识请看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：
u 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)。
u 停止模式(所有的时钟都已停止)。
u 待机模式(1.8V电源关闭)。
    本章节我们主要讲解睡眠模式，而在实际的睡眠模式编程时我需要清楚那些问题呢？请继续往下看。

21.1.1 如何进入睡眠模式

    通过执行 WFI（等待中断）或WFE（等待事件）指令进入睡眠状态。根据Cortex™-M3系统控制寄存器中的SLEEPONEXIT位的值，有两种选项可用于选择睡眠模式进入机制：
u SLEEP-NOW：如果SLEEPONEXIT位被清除，当WRI或WFE被执行时，微控制器立即进入睡眠模式。
u SLEEP-ON-EXIT：如果SLEEPONEXIT位被置位，系统从最低优先级的中断处理程序中退出时，微控制器就立即进入睡眠模式。
    小结：本章节配套的睡眠例子我们采用WFI指令进入睡眠模式，睡眠模式的进入机制是采用的SLEEP-NOW。因为系统复位上电后SLEEPONEXIT位是被清除的，所有这个位也不需要专门的去设置。另外在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
    在RTX系统上，我们可以将WFI指令放到空闲任务里面实现。

21.1.2 如何退出睡眠模式

    由于我们是采用指令WFI进入睡眠模式，那么任意一个被嵌套向量中断控制器NVIC响应的外设中断都能将系统从睡眠模式唤醒。并且该模式唤醒所需的时间最短，因为没有时间损失在中断的进入或退出上。
    在RTX系统上，主要是周期性执行的系统滴答定时器中断会将系统从睡眠态唤醒，当然，其它的任意中断也可以将其从休眠态唤醒。

21.2 STM32F407睡眠模式介绍

    说明：在RTX系统上面实现睡眠方式仅需了解这里讲解的知识基本就够用了，更多睡眠方式的知识请看STM32F407参考手册和Cortex-M4权威指南。
    默认情况下，系统复位或上电复位后，微控制器进入运行模式。在运行模式下，CPU通过HCLK 提供时钟，并执行程序代码。系统提供了多个低功耗模式，可在CPU不需要运行时（例如等待外部事件时）节省功耗。由用户根据应用选择具体的低功耗模式，以在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间寻求最佳平衡。STM32F407有三个低功耗模式：
u 睡眠模式（Cortex™-M4F 内核停止，外设保持运行）
u 停止模式（所有时钟都停止）
u 待机模式（1.2 V 域断电）
    本章节我们主要讲解睡眠模式，而在实际的休眠模式编程时我需要清楚那些问题呢？请继续往下看。

21.2.1 如何进入睡眠模式

    执行 WFI（等待中断）或WFE（等待事件）指令即可进入睡眠模式。根据 Cortex™-M4F 系统控制寄存器中SLEEPONEXIT 位的设置，可以通过两种方案选择睡眠模式进入机制：
u 立即休眠：如果SLEEPONEXIT 位清零， MCU将在执行WFI或WFE指令时立即进入睡眠模式。
u 退出时休眠：如果SLEEPONEXIT位置1，MCU将在退出优先级最低的ISR时立即进入睡眠模式。
    小结：本章节配套的休眠例子我们采用WFI指令进入睡眠模式，睡眠模式的进入机制是采用的立即休眠。因为系统复位上电后SLEEPONEXIT位是被清除的，所有这个位也不需要专门的去设置。另外在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
    在RTX系统上，我们可以将WFI指令放到空闲任务里面实现。

21.2.2 如何退出睡眠模式

    由于我们是采用指令WFI进入睡眠模式，那么任意一个被嵌套向量中断控制器NVIC响应的外设中断都能将系统从睡眠模式唤醒。并且该模式唤醒所需的时间最短，因为没有时间损失在中断的进入或退出上。
    在RTX系统上，主要是周期性执行的系统滴答定时器中断会将系统从睡眠态唤醒，当然，其它的任意中断也可以将其从休眠态唤醒。

21.3 低功耗模式的调试支持

    使用WFI和WFE可以进入低功耗模式。
    MCU支持多种低功耗模式，分别可以关闭CPU时钟，或降低CPU的能耗。内核不允许在调试期间关闭FCLK或HCLK。这些时钟对于调试操作是必要的，因此在调试期间，它们必须工作。MCU使用一种特殊的方式，允许用户在低功耗模式下调试代码。为实现这一功能，调试器必须先设置一些配置寄存器来改变低功耗模式的特性。
u 在睡眠模式下，调试器必须先置位DBGMCU_CR寄存器的DBG_SLEEP位。这将为HCLK提供与FCLK(由代码配置的系统时钟)相同的时钟。
    调用库函数：DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);即可
u 在停止模式下，调试器必须先置位DBG_STOP位。这将激活内部RC振荡器，在停止模式下为FCLK和HCLK。
    调用库函数：DBGMCU_Config(DBGMCU_STOP, ENABLE);即可

21.4 如何有效降低休眠模式下的功耗

    设计低功耗主要从以下几方面着手：
u  关闭可以关闭的外设时钟。
u  降低系统主频。
u  注意I/O的状态，因为休眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
    l  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。
    l  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。
u  注意I/O和外设IC的连接。
u  测试低功耗的时候，一定不要连接调试器，更不能边调试边测电流。

席萌0209

21.5 实验例程说明

21.5.1 STM32F103开发板实验

配套例子：
    V4-421_RTX实验_低功耗（睡眠模式）
实验目的：
    1.     学习RTX实验低功耗（睡眠模式）。
    2.     通过函数DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP,ENABLE);保证睡眠模式下调试器正常连接使用。
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.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。
    4.关于低功耗的说明：
       (1) STM32F10x有三种低功耗模式：
         a.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、系统时钟(SysTick)等仍在运行)
         b.停止模式(所有的时钟都已停止)
         c.待机模式(1.8V电源关闭)
       (2) 通过指令__WFI进入休眠模式，可以通过任意中断唤醒。
       (3) 降低系统主频或者关闭外设时钟也可有效降低系统功耗。
       (4) 进入低功耗状态前，设置使用的I/O引脚不产生拉电流和灌电流也可有效降低功耗。
    5. 本例程的低功耗实现方法是在空闲任务中调用__WFI指令来进入低功耗模式。未做关闭外设时钟和设置I/O引脚处理。在文件RTX_Conf_CM.C文件中的函数os_idle_demon里面调用函数__WFI。
    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.在停止模式下，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：

u  Task Configuration
l 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。
l 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：
    在休眠模式下，无法动态的查看任务的调试信息。下面的是单步调试时状态查看：

程序设计：
u  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。
u  系统栈大小分配：

u  外设初始化：
    注意新加的函数初始化函数DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);保证睡眠模式下调试器正常连接使用。

1. /*
2. /*
3. *********************************************************************************************************
4. *    函 数 名: bsp_Init
5. *    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。
6. *             全局变量。
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. void bsp_Init(void)
12. {
13.      /* 保证睡眠模式下调试器继续可以连接使用 */
14.      DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);
15.    
16.      /* 优先级分组设置为4, 优先配置好NVIC */
17.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
19.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
20.      bsp_InitLed();         /* 初始LED指示灯端口 */
21.      bsp_InitKey();         /* 初始化按键 */
22. }

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u  RTX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.      /* 初始化外设 */
12.      bsp_Init();
13.    
14.      /* 创建启动任务 */
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 */
19.      while(1);
20. }

复制代码

u  RTX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.      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 */
19.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
20.    
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 */
25. }

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u  睡眠模式在空闲任务实现，即配置向导文件RTX_Conf_CM.c文件中

1. /*--------------------------- os_idle_demon ---------------------------------*/
2. #include "stm32f10x.h"
3. __task void os_idle_demon (void) {
4.   /* The idle demon is a system task, running when no other task is ready */
5.   /* to run. The 'os_xxx' function calls are not allowed from this task.  */
7.   for (;;) {
8.   /* HERE: include optional user code to be executed when no task runs.*/
9.        __WFI();
10.   }
11. }

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u  信号量的创建：

1. static OS_SEM semaphore;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: AppObjCreate
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static void AppObjCreate (void)
12. {
13.      /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */
14.      os_sem_init (&semaphore, 0);
15. }

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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. *********************************************************************************************************
9. */
10. __task void AppTaskUserIF(void)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
14.     while(1)
15.     {
16.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
17.         
18.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
19.          {
20.               switch (ucKeyCode)
21.               {
22.                    /* K1键按下，打印调试说明 */
23.                    case KEY_DOWN_K1:
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;  
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:
29.                        printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro\\r\\n");
30.                        os_sem_send (&semaphore);
31.                        break;
33.                    /* 其他的键值不处理 */
34.                    default:                    
35.                        break;
36.               }
37.          }
38.         
39.          os_dly_wait(20);
40.      }
41. }
43. /*
44. *********************************************************************************************************
45. *    函 数 名: AppTaskLED
46. *    功能说明: LED闪烁。
47. *    形    参: 无
48. *    返 回 值: 无
49. *   优 先 级: 2
50. *********************************************************************************************************
51. */
52. __task void AppTaskLED(void)
53. {
54.      const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
55.    
56.      /* 设置延迟周期 */
57.      os_itv_set(usFrequency);
58.    
59.     while(1)
60.     {
61.          bsp_LedToggle(2);
62.          bsp_LedToggle(3);
64.          /* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
65.           os_itv_wait();
66.     }
67. }
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
76. *********************************************************************************************************
77. */
78. __task void AppTaskMsgPro(void)
79. {
80.      OS_RESULT xResult;
81.      const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
82.    
83.     while(1)
84.     {
85.          xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
86.         
87.          switch (xResult)
88.          {
89.               /* 无需等待接受到信号量同步信号 */
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;  
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;
99.               /* 超时 */
100.               case OS_R_TMO:
101.                    bsp_LedToggle(1);
102.                    bsp_LedToggle(4);
103.                    break;
104.             
105.               /* 其他值不处理 */
106.               default:                    
107.                    break;
108.          }   
109.     }
110. }
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。
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 */
124.      AppTaskCreate();
125.    
126.      /* 创建任务通信机制 */
127.      AppObjCreate();
128.    
129.     while(1)
130.     {
131.          /* 按键扫描 */
132.          bsp_KeyScan();
133.         os_dly_wait(10);
134.     }
135. }

复制代码

21.5.2 STM32F407开发板实验

配套例子：
    V5-421_RTX实验_低功耗（睡眠模式）
实验目的：
    1.     学习RTX实验低功耗（睡眠模式）。
    2.     通过函数DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP,ENABLE);保证睡眠模式下调试器正常连接使用。
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.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。
    4.关于低功耗的说明：
       (1) STM32F407有三种低功耗模式：
        a.睡眠模式(Cortex-M4F内核停止，所有外设包括Cortex-M4F核心的外设，如NVIC、系统时钟(SysTick)等仍在运行)。
        b.停止模式(所有的时钟都已停止)。
        c.待机模式(1.2V电源关闭)。
       (2) 通过指令__WFI进入休眠模式，可以通过任意中断唤醒。
       (3) 降低系统主频或者关闭外设时钟也可有效降低系统功耗。
       (4) 进入低功耗状态前，设置使用的I/O引脚不产生拉电流和灌电流也可有效降低功耗。
    5.本例程的低功耗实现方法是在空闲任务中调用__WFI指令来进入低功耗模式。未做关闭外设时钟和设置I/O引脚处理。在文件RTX_Conf_CM.C文件中的函数os_idle_demon里面调用函数__WFI。
    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.在停止模式下，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：

u  Task Configuration
l 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。
l 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。
l Run in privileged mode
    设置任务运行在非特权级模式
RTX任务调试信息：

程序设计：
u  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。
u  系统栈大小分配：

u  外设初始化：
    注意新加的函数初始化函数DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);保证睡眠模式下调试器正常连接使用。

1. /*
2. /*
3. *********************************************************************************************************
4. *    函 数 名: bsp_Init
5. *    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。
6. *             全局变量。
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. void bsp_Init(void)
12. {
13.      /* 保证睡眠模式下调试器继续可以连接使用 */
14.      DBGMCU_Config(DBGMCU_SLEEP, ENABLE);
15.    
16.      /* 优先级分组设置为4, 优先配置好NVIC */
17.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
19.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
20.      bsp_InitLed();         /* 初始LED指示灯端口 */
21.      bsp_InitKey();         /* 初始化按键 */
22. }

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u  RTX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.      /* 初始化外设 */
12.      bsp_Init();
13.    
14.      /* 创建启动任务 */
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 */
19.      while(1);
20. }

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u  RTX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.      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 */
19.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
20.    
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 */
25. }

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u  睡眠模式在空闲任务实现，即配置向导文件RTX_Conf_CM.c文件中

1. /*--------------------------- os_idle_demon ---------------------------------*/
2. #include "stm32f10x.h"
3. __task void os_idle_demon (void) {
4.   /* The idle demon is a system task, running when no other task is ready */
5.   /* to run. The 'os_xxx' function calls are not allowed from this task.  */
7.   for (;;) {
8.   /* HERE: include optional user code to be executed when no task runs.*/
9.        __WFI();
10.   }
11. }

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u  信号量的创建：

1. static OS_SEM semaphore;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: AppObjCreate
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static void AppObjCreate (void)
12. {
13.      /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */
14.      os_sem_init (&semaphore, 0);
15. }

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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. *********************************************************************************************************
9. */
10. __task void AppTaskUserIF(void)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
14.     while(1)
15.     {
16.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
17.         
18.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
19.          {
20.               switch (ucKeyCode)
21.               {
22.                    /* K1键按下，打印调试说明 */
23.                    case KEY_DOWN_K1:
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;  
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:
29.                        printf("K2键按下，直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro\\r\\n");
30.                        os_sem_send (&semaphore);
31.                        break;
33.                    /* 其他的键值不处理 */
34.                    default:                    
35.                        break;
36.               }
37.          }
38.         
39.          os_dly_wait(20);
40.      }
41. }
43. /*
44. *********************************************************************************************************
45. *    函 数 名: AppTaskLED
46. *    功能说明: LED闪烁。
47. *    形    参: 无
48. *    返 回 值: 无
49. *   优 先 级: 2
50. *********************************************************************************************************
51. */
52. __task void AppTaskLED(void)
53. {
54.      const uint16_t usFrequency = 200; /* 延迟周期 */
55.    
56.      /* 设置延迟周期 */
57.      os_itv_set(usFrequency);
58.    
59.     while(1)
60.     {
61.          bsp_LedToggle(2);
62.          bsp_LedToggle(3);
64.          /* os_itv_wait是绝对延迟，os_dly_wait是相对延迟。*/
65.          os_itv_wait();
66.     }
67. }
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
76. *********************************************************************************************************
77. */
78. __task void AppTaskMsgPro(void)
79. {
80.      OS_RESULT xResult;
81.      const uint16_t usMaxBlockTime = 200; /* 延迟周期 */
82.    
83.     while(1)
84.     {
85.          xResult = os_sem_wait (&semaphore, usMaxBlockTime);
86.         
87.          switch (xResult)
88.          {
89.               /* 无需等待接受到信号量同步信号 */
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;  
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;
99.               /* 超时 */
100.               case OS_R_TMO:
101.                    bsp_LedToggle(1);
102.                    bsp_LedToggle(4);
103.                    break;
104.             
105.               /* 其他值不处理 */
106.               default:                    
107.                    break;
108.          }   
109.     }
110. }
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。
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 */
124.      AppTaskCreate();
125.    
126.      /* 创建任务通信机制 */
127.      AppObjCreate();
128.    
129.     while(1)
130.     {
131.          /* 按键扫描 */
132.          bsp_KeyScan();
133.         os_dly_wait(10);
134.     }
135. }

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席萌0209

21.6 总结

     本章节主要为大家讲解了RTX低功耗之睡眠模式，这里仅是提供了一种睡眠模式在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。