技术分享：FreeRTOS实时内核使用指南

Posted 2021-01-15

技术分享：FreeRTOS实时内核使用指南

最近找这个资料的人比较多，好心的小编就来分享一些关于FreeRTOS的详解和开发资料比较多，文件比较多，分享部分RTOS低功耗设计原理和实现的部分，有兴趣的小伙伴可以到闯客网技术论坛下载，或者到群获取：813238832

图一
资料共享链接：https://bbs.usoftchina.com/thread-203500-1-1.html

RTOS 低功耗设计原理及实现

目前，越来越多的嵌入式产品在开发中使用 RTOS 作为软件平台，同时，开发中对低功耗的要求也越来越高，这篇文档会讨论一下如何在 RTOS 中处理微控制器的低功耗特性。应用中使用的 RTOS 一般采用基于时间片轮转的抢占式任务调度机制。

一般的低功耗设计思路如下：

1. 当 Idle 任务运行时，进入低功耗模式；
2. 在适当的条件下，通过中断或者外部事件唤醒 MCU。
   但是，从第二点可以看出，每次当 OS 系统定时器产生中断时，也会将 MCU 从低功耗模式中唤醒，而频繁的进入低功耗模式/从低功耗模式中唤醒会使得 MCU 无法进入深度睡眠，对低功耗设计而言也是不合理的。在 FreeRTOS 中给出了一种低功耗设计模式 ——Tickless Idle Mode，这个方法可以让 MCU 更长时间的处于低功耗模式。

二．Tickless Idle Mode 的原理 及实现

1. 情景分析
   
   图二

上图是任务调度示意图，横轴是时间轴，T1，T2，T3，T4 是 RTOS 的时间片基准，有四个任务分别
是 TaskA,B,C,D，
Task A: 周期性任务
Task B: 周期性任务
Task C: 突发性任务
Task D: 周期性任务
从图中可以看出在四个任务进行调度之间，会有四次空闲期间（此时 RTOS 会调度 Idle 任务运行，软件设计的目标应该是尽可能使 MCU 在 Idle 任务运行时处于低功耗模式）。

Idle1: Idle 任务运行期间，会产生一次系统时钟滴答，此时会唤醒 MCU，唤醒后 MCU 又会进入低功耗模式，这次唤醒是无意义的。期望使 MCU 在 Idle1 期间一直处于低功耗模式，因此适当调整系统定时器中断使得 T1 时不触发系统时钟中断，中断触发点设置为 Task B 到来时；

Idle2：Task C 在系统滴答到达前唤醒 MCU（外部事件），MCU 可以在 Idle2 中可以一直处于低功耗模式；

Idle3: 与 Idle2 情况相同，但 Idle3 时间很短，如果这个时间很短，那么进入低功耗模式的意义并不大，
因此在进入低功耗模式时软件应该添加策略；
Idle4: 与 Idle1 情况相同。

写在最后的话
STM32 家族中拥有不同的系列，特别是专为低功耗应用设计的 L 系列，为其设计 RTOS 低功耗特性实现时可以有更多的实现方式（例，某种模式下内核停止运行，此时可以使用外部定时器或者 RTC 来代替 Systick 作为系统定时器）。