STM32 FreeROTS Tickless低功耗模式

低功耗模式简介

FreeRTOS 的 Tickless 模式是一种特殊的运行模式，用于最小化系统的时钟中断频率，以降低功耗。在 Tickless 模式下，系统只在有需要时才会启动时钟中断，而在无任务要运行时则完全进入休眠状态，从而降低功耗。在滴答中断重启时，会对 RTOS 滴答计数值进行校正调整。

Tickless模式的实现方式通常依赖于微控制器的硬件特性，尤其是低功耗定时器或实时时钟单元。以下是 Tickless 模式的一般工作原理：

1、空闲任务检测：FreeRTOS 会通过空闲任务（Idle Task）来检测系统是否有任务需要执行。如果没有任务需要执行，系统可以进入休眠状态。

2、时钟中断：当有任务需要执行时，系统会启动时钟中断，唤醒处理器。

3、时钟中断处理：在时钟中断处理函数中，FreeRTOS 将检查任务的状态并决定是否继续执行。

4、休眠状态：如果没有任务需要执行，系统可以进入休眠状态，关闭时钟中断。在休眠状态下，处理器可以进入更低功耗的模式。

5、任务唤醒：当有任务需要执行时，系统会再次启动时钟中断，唤醒处理器，然后执行相应的任务。

在 Tickless 模式下，系统的时钟中断频率明显降低，从而降低了系统的平均功耗。Tickless 模式适用于那些对功耗要求较高、需要长时间运行在低功耗状态的嵌入式系统。比如：电池驱动设备、物联网（IoT）设备、低功耗传感器节点、无线通信模块等。

Tickless模式详解

STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型产品支持三种低功耗模式，可以在要求低功耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡。

1、睡眠模式（Sleep Mode）

只有CPU停止，所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒CPU。

2、停机模式（Stop Mode）

在保持SRAM和寄存器内容不丢失的情况下，停机模式可以达到最低的电能消耗。在停机模式下，停止所有内部1.8V部分的供电，PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器被关闭，调压器可以被置于普通模式或低功耗模式。可以通过任一配置成EXTI的信号把微控制器从停机模式中唤醒，EXTI信号可以是16个外部I/O 口之一、PVD的输出、RTC闹钟或USB的唤醒信号。

3、待机模式（Standby Mode）

在待机模式下可以达到最低的电能消耗。内部的电压调压器被关闭，因此所有内部1.8V部分的供电被切断；PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器也被关闭；进入待机模式后，SRAM和寄存器的内容将消失，但后备寄存器的内容仍然保留，待机电路仍工作。从待机模式退出的条件是：NRST上的外部复位信号、IWDG复位、WKUP引脚上的一个上升边 沿或RTC的闹钟到时。

注意：在进入停机或待机模式时，RTC、IWDG和对应的时钟不会被停止。

主要使用睡眠模式，任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式。Tickless低功耗模式通过调用指令 __WFI 实现睡眠模式

FreeRTOS系统中的所有其它任务都不在运行时（处于阻塞或挂起），会运行空闲任务。所以想不影响系统运行又降低功耗，可以在空闲任务执行的期间，让MCU 进入相应的低功耗模式。

由于滴答定时器频繁中断则会影响低功耗，所以FreeRTOS的Tickless低功耗模式会自动把滴答定时器的中断周期修改为低功耗运行时间，退出低功耗后再补上系统时钟节拍数。

Tickless模式相关配置项