前言
目前， 越來越多的嵌入式產品在開發中使用 RTOS 作為軟件平臺， 同時，開發中對低功耗的要求也越來越高， 本文會討論一下如何在 RTOS 中處理微控制器的低功耗特性。
應用中使用的 RTOS 一般采用基于時間片輪轉的搶占式任務調度機制，一般的低功耗設計思路如下：
當 Idle 任務運行時，進入低功耗模式；
在適當的條件下，通過中斷或者外部事件喚醒MCU。
但是， 從第二點可以看出，每次當 OS 系統定時器產生中斷時，也會將 MCU 從低功耗模式中喚醒，而頻繁的進入低功耗模式/從低功耗模式中喚醒會使得 MCU 無法進入深度睡眠，對低功耗設計而言也是不合理的。
在 FreeRTOS 中給出了一種低功耗設計模式 —— Tickless Idle Mode， 這個方法可以讓 MCU 更長的時間處于低功耗模式。
Tickless Idle Mode 的原理及實現
情景分析
上圖是任務調度示意圖，橫軸是時間軸， T1， T2， T3， T4 是 RTOS 的時間片基準，有四個任務分別是 TaskA，TaskB，TaskC，TaskD：
Task A，周期性任務
Task B， 周期性任務
Task C，突發性任務
Task D，周期性任務
從圖中可以看出在四個任務進行調度之間，會有四次空閑期間（此時 RTOS 會調度 Idle 任務運行， 軟件設計的目標應該是盡可能使 MCU 在 Idle 任務運行時處于低功耗模式）。
1. Idle1
Idle 任務運行期間，會產生一次系統時鐘滴答，此時會喚醒 MCU，喚醒后 MCU 又會進入低功耗模式， 這次喚醒是無意義的。期望使 MCU 在 Idle1 期間一直處于低功耗模式， 因此適當調整系統定時器中斷使得 T1 時不觸發系統時鐘中斷， 中斷觸發點設置為 Task B 到來時。
2. Idle2
Task C 在系統滴答到達前喚醒 MCU（外部事件），MCU 可以在 Idle2 中可以一直處于低功耗模式；
3.Idle3
與 Idle2 情況相同，但 Idle3 時間很短，如果這個時間很短，那么進入低功耗模式的意義并不大，因此在進入低功耗模式時軟件應該添加策略；
4. Idle4
與 Idle1 情況相同。
Tickless Idle Mode 的軟件設計原理
Tickless Idle Mode 的設計思想在于盡可能地在 超低功耗MCU 空閑時使其進入低功耗模式。從上述情景中可以看出軟件設計需要解決的問題有：
合理地進入低功耗模式（避免頻繁使 MCU 在低功耗模式和運行模式下進行不必要的切換）；RTOS 的系統時鐘源于硬件的某個周期性定時器（Cortex-M 系列內核多數采用 SysTick），RTOS 的任務調度器可以預期到下一個周期性任務（或者定時器任務） 的觸發時間，如上文所述，調整系統時鐘定時器中斷觸發時間，可以避免 RTOS 進入不必要的時間中斷，從而更長的時間停留在低功耗模式中，此時 RTOS 的時鐘不再是周期的而是動態的（在原有的時鐘基準時將不再產生中斷，即 Tickless）。
當 低功耗MCU 被喚醒時，通過某種方式為系統時鐘提供補償。MCU 可能被兩種情況所喚醒，動態調整過的系統時鐘中斷或者突發性的外部事件，無論是哪一種情況，都可以通過運行在低功耗模式下的某種定時器來計算出 MCU 處于低功耗模式下的時間，在 MCU 喚醒后對系統時間進行軟件補償；
軟件實現時，要根據具體的應用情景和 MCU 低功耗特性來處理問題。尤其是 MCU 的低功耗特性，不同 MCU 處于不同的低功耗模式下所能使用的外設（主要是定時器） 是不同的， RTOS 的系統時鐘可以進行適當的調整。
Tickless Idle Mode 的實現
這里以 STM32F407 系列的 MCU 為例， 首先需要明確的是 MCU 的低功耗模式， F407 有 3 種低功耗模式：Sleep，Stop, Standby， 在 RTOS 平臺時， SRAM 和寄存器的數據不應丟失， 此外需要一個定時器為 RTOS 提供系統時鐘， 這里選擇 Sleep 模式下進行實現。
1. 使能
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 1
2. 空閑任務（RTOS 空閑時自動調用）
3. 低功耗芯片模式處理（根據 超低功耗MCU的低功耗模式編寫代碼， 代碼有點長……）
