FreeRTOS（独立看门狗监测任务执行与低功耗Tickless模式）

资料来源于硬件家园：资料汇总 - FreeRTOS实时操作系统课程(多任务管理)

目录

一、独立看门狗介绍

二、看门狗监测多任务执行思路

1、监测目标

2、监测方案

3、应用注意事项

三、看门狗监测多任务编程

1、STM32cubeMX配置

 2、代码编写

四、低功耗Tickless模式

1、Tickless模式介绍

2、Tickless模式配置

3、Tickless模式编程

一、独立看门狗介绍

二、看门狗监测多任务执行思路

1、监测目标

① 监测系统死机

② 监测任务执行

2、监测方案

说明：

①、监测任务通过独立看门狗监测自身，如果长时间得不到执行，看门狗将复位系统；

②、监测任务通过事件标志监控其它任务，如果任一任务长时间得不到执行，看门狗将复位系统；

③、监测任务收到全部被监测任务发来的事件标志后，才进行喂狗。

3、应用注意事项

①、监测任务优先级设置最高，以便及时喂狗

②、监测任务与被监测任务均不可以挂起或删除，否则，无法及时喂狗导致系统复位

③、喂狗时间由被监测任务的最大发送事件标志间隔时间确定，并且留有足够裕量

④、考虑事件标志只有低24位可用，被监测任务最多24个，足够使用

三、看门狗监测多任务编程

1、STM32cubeMX配置

监控任务优先级需要设置最高。以便喂狗

 2、代码编写

①设置事件位

/* USER CODE BEGIN PD */
#define BIT_Task01_EVENT	(EventBits_t)(0x0001 << 0)
#define BIT_Task02_EVENT	(EventBits_t)(0x0001 << 1)
#define BIT_Task03_EVENT	(EventBits_t)(0x0001 << 2)
#define BIT_Task04_EVENT	(EventBits_t)(0x0001 << 3)
#define BIT_TaskAll_EVENT BIT_Task01_EVENT | BIT_Task02_EVENT | BIT_Task03_EVENT | BIT_Task04_EVENT
/* USER CODE END PD */

②创建事件

  /* USER CODE BEGIN Init */MyEvent01Handle = xEventGroupCreate();//创建事件/* USER CODE END Init */

③监测任务

void IWDG_Monitor_Task(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN IWDG_Monitor_Task */EventBits_t xEvent;const TickType_t xTicksToWait = 6000 / portTICK_PERIOD_MS;//设置等待时间/* Infinite loop */for(;;){xEvent = xEventGroupWaitBits(MyEvent01Handle,//事件句柄BIT_TaskAll_EVENT,//事件pdTRUE,//退出时清除事件位pdTRUE,//逻辑与，满足所有事件xTicksToWait//等待时间);if((xEvent&(BIT_TaskAll_EVENT)) == (BIT_TaskAll_EVENT)){sprintf(buff,"%s \r\n","喂狗,监测任务与被监测任务均正常执行");HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buff,strlen(buff), HAL_MAX_DELAY);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);}else{}}/* USER CODE END IWDG_Monitor_Task */
}

④被监测任务

void StartTask01(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTask01 *//* Infinite loop */for(;;){osDelay(1000);xEventGroupSetBits(MyEvent01Handle,BIT_Task01_EVENT);}/* USER CODE END StartTask01 */
}void StartTask02(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTask02 *//* Infinite loop */for(;;){osDelay(2000);xEventGroupSetBits(MyEvent01Handle,BIT_Task02_EVENT);}/* USER CODE END StartTask02 */
}void StartTask03(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTask03 *//* Infinite loop */for(;;){osDelay(3000);xEventGroupSetBits(MyEvent01Handle,BIT_Task03_EVENT);}/* USER CODE END StartTask03 */
}void StartTask04(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTask04 *//* Infinite loop */for(;;){osDelay(4000);xEventGroupSetBits(MyEvent01Handle,BIT_Task04_EVENT);}/* USER CODE END StartTask04 */
}

四、低功耗Tickless模式

①电池类产品，一般要求低功耗设计，比如农业物联网的节点采集设备

②低功耗设计，除了MCU，软件，  硬件设计同等重要

③Tickless模式主要针对睡眠模式，当然，也可以自行使用停机模式，待机模式

1、Tickless模式介绍

Tickless 低功耗机制是当前小型 RTOS 所采用的通用低功耗方法，比如FreeRTOS，RTX 和 uCOS-III等。仅从字母上看，Tick 是滴答时钟的意思，less 是 Tick 的后缀，表示较少的，整体看就是表示减少滴答时钟节拍运行。

在FreeRTOS系统中，当用户任务都被挂起或者阻塞时，最低优先级的空闲任务会得到执行。那么 STM32 支持的低功耗模式就可以放在空闲任务里面实现。为了实现低功耗最优设计，我们还不能直接把睡眠模式放在空闲任务就可以了。由于Tick中断停止，将导致无法及时运行阻塞超时的任务，进入空闲任务后，首先要计算可以执行低功耗的最大时间，也就是求出下一个要执行的高优先级任务还剩多少时间。然后就是把低功耗的唤醒时间设置为这个求出的时间(其实就是重载Systick)，如果没有其它中断或事件唤醒STM32，到时间后Systick中断会将STM32唤醒，继续执行任务。

这个就是所谓的 Tickless 模式。从上面的讲解中可以看出，实现Tickless模式最麻烦的是计算低功耗可以执行的时间。这个难题，FreeRTOS 已为我们做好。

2、Tickless模式配置

① 将宏定义configUSE_TICKLESS_IDLE设置为1即可

② 配置 configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP，只有当系统可运行于低功耗模式的时钟节拍数大于等于这个参数时，系统才可以进入到低功耗模式。此参数已在 FreeRTOS.h文件中定义了，默认为2，用户可以自定义时，不能小于2

3、Tickless模式编程

①STM32cubeMX配置

②configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP设置

（进入低功耗的最小Tick，如果实际比设置Tick小，则不进入低功耗）一般默认2个Tick就够了，如果需要修改不要在源码里修改，在FreeRTOSConfig.h里重定义宏

/* USER CODE BEGIN 1 */
#define configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 10
/* USER CODE END 1 */

③在进入与退出Tickless模式时增加代码，通常是关闭外设等

这样写只是为了验证有没有开启低功耗成功

/* USER CODE BEGIN PREPOSTSLEEP */
__weak void PreSleepProcessing(uint32_t *ulExpectedIdleTime)
{//进入休眠前，关闭外设等
/* place for user code */HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);
}__weak void PostSleepProcessing(uint32_t *ulExpectedIdleTime)
{//退出休眠，开启外设等
/* place for user code */HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);
}
/* USER CODE END PREPOSTSLEEP */