低功耗 RTOS 演示 - NXP LPCXpresso51U68
包括用于含 GCC、IAR 和 Keil
的 MCUXpressoIDE 移植 [RTOS 端口]

 

 

简介

此页面上记录的应用程序演示了如何使用 FreeRTOS tick 抑制功能来最大限度地减少来自 NXP 的 LPC51U68 ARM Cortex-M0+ 微控制器上运行的应用程序的功耗。LPC51U68 专为成本敏感且需要低功耗的应用而设计。

为以下开发工具提供了构建演示的预配置项目：

1. MCUXpresso IDE
2. IAR Embedded Workbench
3. ARM Keil MDK

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重要！FreeRTOS LPCXpresso51U68 低功率演示项目使用说明

请查看 OM40005：面向 LPC51U68 MCU 的 LPCXpresso51U68 了解有关此电路板的一般 信息，请查看 LPCXpresso51U68 入门指南了解此电路板开箱即用的演示。 

此演示假设用户能够设置 IDE 和工具链。使用此 RTOS 移植之前，请仔细阅读以下所有要点。 

1. 源代码组织
2. NXP LPCXpresso51U68 演示应用程序
3. RTOS 配置和使用详情

 

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源代码组织

FreeRTOS 源代码可从 官方渠道下载。请参阅源代码组织部分，了解下载文件的总体描述以及有关创建新项目的信息。此演示的项目文件位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M0+_LPC51U68_GCC_IAR_KEIL/ 目录中，其中包含以下文件： 

CORTEX_M0+_LPC51U68_GCC_IAR_KEIL
	|
	+- /app    Contains demo application code and FreeRTOSConfig.h.
	+- ...     Vendor code.
	+- .project, .cproject    MCUXpresso IDE project.
	+- CORTEX_M0+_LPC51U68_IAR.{ewd, ewp, ewt, ew}   IAR project.
	+- CORTEX_M0+_LPC51U68_Keil.{uvoptx, uvprojx}    Keil project.

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NXP LPCXpresso51U68 演示应用程序

设置

本演示使用电路板上的三色 LED 和 UART ，因此不需要硬件设置。 UART 已配置为使用 115200 波特率、8 个数据位、无奇偶校验位和 1 个停止位。

功能

演示的行为由 mainCREATE_SIMPLE_Blinky_DEMO_ONLY 和 mainNO_TASK_NO_CHECK 宏控制，这些宏在 FreeRTOSConfig.h 中定义，如下所示。请注意，只有选项三演示无滴答模式：

1. 要创建一个简单的 Blinky 演示构建项目，请将 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1。blinky 项目创建了两个任务和一个队列。 一个任务通过队列定期向另一个任务发送值。 每次接收值时，接收任务都会切换一次 LED。
2. 若要创建运行标准演示任务子集的项目，请在构建项目时将 mainCREATE_SIMPLE_Blinky_DEMO_ONLY 和 mainNO_TASK_NO_CHECK 均设置为 0。 标准演示任务是所有 RTOS 移植演示应用程序执行的任务，除了演示 RTOS API 和测试 RTOS 移植外，没有特别的用途。
3. 要尝试使用无滴答闲置模式，请将 mainCREATE_SIMPLE_Blinky_DEMO_ONLY 设置为 0 ，并将 mainNO_TASK_NO_CHECK 设置为 1。然后尝试在首次构建后运行演示应用程序，将 configUSE_TICKLESS_IDLE 设置为 1 ，然后将 configUSE_TICKELSS_IDLE 设置为 0，在两种情况下都监视 UART 的输出。 更多信息请参阅下一节。

以下部分仅描述了无滴答低功率演示。

 

低功耗演示

将 mainNO_TASK_NO_CHECK 设置为 1 可防止创建任何演示应用程序任务，而是将内核的空闲和定时服务任务作为唯一正在运行的任务。 滴答钩子函数用于计数滴答中断次数，软件计时器用于切换 LED ，并将计数的滴答中断次数输出到 UART。 定时器的回调函数称为 prvCheckTimerCallback()，其周期由 main.c 中定义的 mainCHECK_TIMER_PERIOD_MS 常量设置。 

configUSE_TICKLESS_IDLE 设置为 1 时，只要除了空闲任务之外没有其他任务可以执行，内核就会进入无滴答空闲模式，停止 RTOS 计时中断。退出无滴答模式时，无论内核处于无滴答模式时发生了多少个滴答周期，滴答计数都会向前推进。 然而，尽管 RTOS 滴答计数调整到正确的时间，但滴答中断实际上从未发生，因此滴答钩子函数（从 RTOS 滴答中断调用）执行的次数的计数低于滴答计数，如下图所示。 有关详细信息，请参阅 FreeRTOS 低功耗支持。

 

MCU Xpresso IDE 提供了一个 功耗测量工具，用于量化由滴答空闲功能节省的功率，但请注意，此演示并未尝试最大限度地节省功率，为此，有必要使用低功耗时钟，关闭 UART 等外围设备，并断开调试器。

 

 

 

 

功耗测量显示，启用和禁用无滴答空闲模式之间，目标电流有 0.8mA 的差异。 如前所述， 此演示并不试图最大限度地节省功耗，因为未使用低功耗时钟，也不禁用外围设备或调试器，如果这样做，功耗会大幅降低。  使用 LPC51U68 VDD vsense 4.12Ω 电阻器进行测量。在串行输出中，启用和禁用无滴答空闲模式时，触发 ISR 的次数差异非常明显。

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构建和运行 FreeRTOS 演示应用程序

MCUXpresso IDE 设置

1. 启动 the MCUXpresso IDE。此页面上的屏幕截图显示的是 MCUXpresso IDE 版本 11.0.1。 
2. 选择现有或新工作区目录，然后单击 "Launch"。
   
   MCUXpresso IDE Launcher。点击放大

    

3. 通过单击 “File -> Open Projects from File System...” 导入 MCUXpresso IDE 项目。在 "Import Source" 中，将目录更新到项目文件夹路径 <FreeRTOS root>\FreeRTOS\Demo\CORTEX_M0+_LPC51U68_GCC_IAR_KEIL。
   
   MCUXpresso IDE 导入项目。点击放大。

    

4. 单击 "Project -> Build All" 构建项目。项目应该成功构建，不会报错或出现警告。
   
   MCUXpresso IDE 控制台构建结果。点击放大。

    

要对微控制器闪存进行编程并使用内置于评估板中的 CMSIS-DAP 调试接口启动调试会话，请执行以下操作：

1. 确保电路板的 Link2 和 LPC51U68 目标板均已通电，并且调试 USB 电缆已连接到主计算机上。（对于Rev A 电路板，将微型 USB 电缆连接到 J6，而不是 J5）。
2. 在 IDE 的“项目浏览”窗口中，右键单击项目名称，然后选择 "Debug As -> MCUXpresso IDE LinkServer (inc. CMSIS-DAP) probes"。如果成功检测到评估板，则 LPC-LINK2 CMSIS-DAP 显示为可用。单击 OK 进入 MCUXpresso 调试视角。
   
   MCUXpresso IDE 调试探头。点击放大。

    

3. MCUXpresso IDE 包括用于测量平均功率 和在运行时观察 FreeRTOS 任务/队列/内存使用情况的便利工具。有关详细信息，请参阅《MCUXpresso IDE 用户指南》。

其他 IDE

IAR Embedded Workbench 和 ARM Keil MDK 项目可以直接在其各自的 IDE 中打开，或者只需在目录结构中双击项目文件即可。 有关详细信息，请参阅 NXP 的《使用 LPCXpresso51U68 入门》。

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LPCXpresso51U68RTOS 演示特定配置

此演示的特定配置项目位于 FreeRTOSConfig.h 中。可编辑此文件中定义的常量，以适应您的应用程序。有关详细信息，请参阅自定义。特别是关于内核移植和内存管理：

内核移植
面向 GCC、IAR 和 Keil 的 ARM Cortex M0(+) 移植不实现 vPortEndScheduler() 函数。 

内存分配
Source/Portable/MemMang/heap_5.c 用于 LPCXpresso51U68 演示应用程序项目，用于支持内存库之间的内存分配。请参阅内存管理。在 compiler_attributes.h 中定义了用于将第二个 FreeRTOS 堆内存区域放置在第二个内存库中的编译器特定属性。