简述基于RTOS的低功耗设计

1万 · 2023-5-8 10:29

基于 RTOS 的低功耗设计思路。
越来越多的嵌入式产品基于 RTOS 作为软件平台，有些产品对低功耗的要求也越来越高，本文讨论一下如何在 RTOS 中处理微控制器的低功耗特性。聊一聊：本文只简单讨论一下设计思路，更详细的设计，需要查阅所使用的 RTOS 相关文档资料。RTOS 一般采用基于时间片轮转的抢占式任务调度机制，在实际应用过程中，一般的低功耗设计思路如下：

当 Idle 任务运行时，进入低功耗模式；

在适当的条件下，通过中断或者外部事件唤醒 MCU。

当 OS 系统定时器产生中断时，会将 MCU 从低功耗模式唤醒。而频繁进入/推出低功耗模式，使得 MCU 无法进入深度睡眠。Tickless Idle Mode 的设计思想在于尽可能地在 MCU 空闲时使其进入低功耗模式。从上述情景中可以看出，软件设计需要解决的问题有：1、合理地进入低功耗模式（避免频繁使 MCU 在低功耗模式和运行模式下进行不必要的切换）。RTOS 的系统时钟源于硬件的某个周期性定时器（Cortex-M 系列内核多数采用 SysTick），RTOS 的任务调度器可以预期到下一个周期性任务（或者定时器任务）的触发时间。调整系统时钟定时器中断触发时间，可以避免 RTOS 进入不必要的时间中断，从而更长的时间停留在低功耗模式中，此时 RTOS 的时钟不再是周期的而是动态的（在原有的时钟基准时将不再产生中断，即 Tickless）。2、当 MCU 被唤醒时，通过某种方式为系统时钟提供补偿。MCU 可能被两种情况所唤醒，动态调整过的系统时钟中断或者突发性的外部事件，无论是哪一种情况，都可以通过运行在低功耗模式下的某种定时器来计算出 MCU 处于低功耗模式下的时间，在 MCU 唤醒后对系统时间进行软件补偿；3、软件实现时，要根据具体的应用情景和 MCU 低功耗特性来处理问题。尤其是 MCU 的低功耗特性，不同 MCU 处于不同的低功耗模式下所能使用的外设（主要是定时器）是不同的， RTOS 的系统时钟可以进行适当的调整。