你知道RTOS應用中節(jié)省功耗的方法嗎？

你知道在空閑任務中使用一行代碼可以節(jié)省多少能量嗎？FreeRTOS商業(yè)版本OpenRTOS及安全版本SAFERTOS的提供商WHIS創(chuàng)建了一個基本應用程序，在RTOS的idle hook中添加了一條WFI指令，通過測量系統(tǒng)節(jié)省了超過37%的能耗。如果此RTOS解決方案部署在100萬個處理器上，則節(jié)省的電量將相當于為165個英國家庭在同一時期供電所需的電量。

通過添加一行代碼實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的RTOS應用設計

在Cortex-M架構處理器中使用 RTOS 時，WHIS通過在空閑任務中使用等待中斷 (WFI) 指令，使處理器能耗節(jié)約三分之一以上。

在 ARM Cortex-M 平臺上的低功耗實現(xiàn)非常簡單：

當使用基于優(yōu)先級的搶先式RTOS時，只要沒有用戶任務需要調度，默認情況下RTOS會運行最低優(yōu)先級的任務，通常是空閑任務?？臻e任務執(zhí)行一個無限循環(huán)，每次循環(huán)調用“空閑鉤子函數(shù)”。為了節(jié)省空閑任務的功耗，空閑鉤子函數(shù)需要配置處理器工作在低功耗模式。

一個簡單有效的低功耗實現(xiàn)方法是在空閑鉤子函數(shù)中添加一條WFI指令，將處理器設置為低功耗模式，可以被中斷喚醒。

void vApplicationIdleHook( void )

{

asm volatile ("WFI \n" );

}

如果系統(tǒng)在執(zhí)行空閑任務，則非空閑任務被調度執(zhí)行的唯一可能方式是響應中斷，通常是系統(tǒng)節(jié)拍。當中斷發(fā)生時，處理器恢復到正常模式并繼續(xù)執(zhí)行。

結果驗證

WHIS基于從 FreeRTOS 升級到 SAFERTOS workshop Demo(請點擊“閱讀原文”)，彩色LED循環(huán)應用程序來實現(xiàn)了驗證工作。應用包含多個任務，但任務大部分時間處于阻塞狀態(tài)，因此處理器的每個節(jié)拍時間中大部分運行在空閑任務中。在應用中創(chuàng)建了一個空閑鉤子函數(shù)，其包含一條WFI指令。為了量化可以節(jié)省的功耗，我們使用WFI運行應用，然后將其與注釋掉WFI指令的應用程序進行比較。

測量結果如下：

單個處理器節(jié)省的絕對功率非常小，但是考慮到全球每年部署的大量處理器，可以節(jié)省的功率確實可以擴展。大量嵌入式設計中已采取許多硬件/軟件措施降低系統(tǒng)功耗，但對于普通的設計，強烈建議設計人員考慮在空閑鉤子函數(shù)中添加WFI指令。僅需一行代碼，如果所有設計都針對功耗進行了優(yōu)化，節(jié)省的能量將是相當可觀的。歡迎關注微信公眾號【麥克泰技術】