用uc/OS-2操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)省電模式

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作者：北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院閆曄王志軍時(shí)間：2005-12-23 來源：電子產(chǎn)品世界

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摘要:本文介紹了基于ARM7內(nèi)核的Philips lpc2214 MCU在uc/OS-2實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)中的低功耗設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該方法可以推廣到其它的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中。

關(guān)鍵詞: 低功耗；uc/OS-2 RTOS；Philips lpc2214

引言

嵌入式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)越來越成為人們關(guān)心的焦點(diǎn)。一般的嵌入式MCU都有空閑和掉電兩種省電模式，但如何在嵌入式操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這兩種模式則是開發(fā)者面臨的一個(gè)難題。本文將給出這個(gè)問題的一種解決方案，它使用Philips lpc2214 MCU作為處理器構(gòu)建硬件平臺(tái)，并在其上運(yùn)行uc/OS-2實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通過合理地設(shè)置處理器的相關(guān)寄存器和在uc/OS-2上建立相應(yīng)的任務(wù)，來實(shí)現(xiàn)MCU的掉電模式。

lpc2214簡(jiǎn)介　　

　　lpc2214是Philips公司的一款嵌入式微控制器(MCU),它采用ARM7TDMI內(nèi)核，片上資源十分豐富，擁有16K RAM，256K Flash，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行端口，兩個(gè)SPI端口，一個(gè)I2C端口，內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘，看門狗，A/D轉(zhuǎn)換，外部存儲(chǔ)器接口(最大支持64M)等。這樣，只需一片lpc2214，加上少許外圍電路，就可以輕松地組成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)。

　　lpc2214具備兩種省電模式:空閑（IDLE）和掉電（POWER-DOWN）。通過配置相應(yīng)的寄存器，就可以使其進(jìn)入相應(yīng)的省電模式。空閑模式時(shí),系統(tǒng)時(shí)鐘一直有效，處理器，存儲(chǔ)器系統(tǒng)和相關(guān)控制器及內(nèi)部總線不再消耗功率，可通過中斷使處理器恢復(fù)運(yùn)行；掉電模式時(shí)，振蕩器關(guān)閉，片內(nèi)外設(shè)不再消耗功率，復(fù)位或者外部中斷可以喚醒掉電模式。典型條件下，MCU的工作電流大概在60mA,而掉電模式下的靜態(tài)電流只有10uA左右。

uc/OS-2簡(jiǎn)介

　　uc/OS-2屬實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，用ANSI C編寫，含小部分匯編代碼，可通過移植用于不同架構(gòu)的微處理器。至今，從8位到64位，uc/OS-2已在超過40種不同架構(gòu)的微處理器上運(yùn)行，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

　　uc/OS-2是可搶占的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，即當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)會(huì)被后來進(jìn)入就緒態(tài)下的更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)所搶占。這項(xiàng)工作是由調(diào)度器（scheduler）完成的。每當(dāng)正在運(yùn)行的任務(wù)結(jié)束自己對(duì)CPU的占用，或者一個(gè)新的任務(wù)建立時(shí)，調(diào)度器都會(huì)進(jìn)行一次新的調(diào)度保證當(dāng)前任務(wù)及就緒態(tài)任務(wù)中的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)獲得到CPU的使用權(quán)。

在操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)掉電功能

　　空閑和掉電這兩種省電模式的實(shí)現(xiàn)方法幾乎是相同的，只有寄存器和喚醒方式的不同，故本文只介紹掉電模式的實(shí)現(xiàn)。

lpc2214中的相關(guān)寄存器

　　lpc2214中控制MCU進(jìn)入空閑模式和掉電模式相關(guān)的寄存器是：

　　PCON：功率控制寄存器；

　　PCONP：外設(shè)功率控制寄存器；

　　掉電模式的喚醒是通過外部中斷實(shí)現(xiàn)的，與外部中斷相關(guān)的寄存器是：

　　EXTINT：外部中斷標(biāo)志寄存器；

　　EXTWAKE：外部中斷喚醒寄存器；

　　EXTMODE：外部中斷方式寄存器；

　　EXTPOLAR：外部中斷極性寄存器

lpc2214掉電功能的具體實(shí)現(xiàn)

在這里通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說明：系統(tǒng)復(fù)位后創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)TaskStart()，它負(fù)責(zé)初始化與外部中斷相關(guān)的寄存器，同時(shí)在該任務(wù)中建立N個(gè)用戶任務(wù)Task1(), Task2(),...TaskN()和1個(gè)用于進(jìn)入掉電模式的任務(wù)Task_Powerdown()。 uc/OS-2開始運(yùn)行后，Task1()至TaskN()模擬N個(gè)實(shí)際任務(wù)的運(yùn)行，Task_Powerdown()則負(fù)責(zé)在N個(gè)任務(wù)都空閑時(shí)將處理器切換進(jìn)掉電模式。當(dāng)有外部中斷時(shí)，則在中斷服務(wù)程序中將處理器喚醒。要說明的是，Task1()至TaskN()的優(yōu)先級(jí)都必須高于Task_Powerdown()的優(yōu)先級(jí),且N+1不應(yīng)大于系統(tǒng)最大任務(wù)數(shù)。主要代碼及注釋如下：

int main (void) //主函數(shù)，系統(tǒng)執(zhí)行入口

{

OSInit(); //初始化uc/OS-2操作系統(tǒng)

OSTaskCreate(TaskStart,(void*)0, &TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1],0);

//建立第一個(gè)任務(wù),優(yōu)先級(jí)最高為0

OSStart(); //開始運(yùn)行uc/OS-2

return 0; //其實(shí)永遠(yuǎn)不會(huì)返回

}

void TaskStart(void *pdata) //創(chuàng)建N個(gè)用戶任務(wù)和1個(gè)掉電任務(wù)

{

pdata = pdata；

OSTaskCreate(Task1,(void*)0,&TaskStk1[TASK_STK_SIZE - 1], 1); //創(chuàng)建任務(wù)Task1()