前后臺系統的低功耗編程思想——STM8平臺

　　1.前言

　　工作之后接觸了“低功耗”，開始搜索各種各樣的低功耗MCU。網絡是一個非常自由的地方，你總可以看到各種關于哪個MCU功耗更低的論戰，在這些論戰中我查閱了幾乎所有低功耗MCU的特性，例如MSP430、EFM32還有STM32L等，網絡論戰的核心便是哪款MCU的休眠電流更低?？炊嗔速Y料我便發現，這些低功耗的MCU如何使用，低功耗MCU的程序編寫和普通MCU編程有什么區別。

　　帶著這些疑問我繼續品味關于低功耗MCU的”論戰“，直到我購買了《MSP430系列單片機系統工程設計與實踐》。在該書中提到了低功耗MCU編程的基本思想，大致可以總結為：

　　1.善用節拍

　　2.消除阻塞

　　下面就結合STM8談談如何實踐以上兩點。(雖然STM8并不是嚴格意義上的低功耗MCU，但是只要有低功耗指令的MCU都可以使用以上兩點，發揮它的低功耗特性)

　　2.善用節拍

　　定時休眠是低功耗MCU常用的手段，定時休眠便是讓MCU先休眠再工作，在休眠和工作之間不停轉換。STM8有多種低功耗方式，例如等待模式便是其中的一種，等待模式時僅MCU停止工作，其他外設可正常工作。使用等待模式可以保證定時器或UART等可以正常的進入中斷。當然也可以使用停止模式進一步降低功耗，在這里則使用等待模式做一個“方法性質”的說明。

　　圖1 前后臺系統中的低功耗節拍

　　可以這樣理解，定時進入低功耗模式也可以理解為一個任務，這個“任務”會阻塞CPU使得其他任務無法得到運行，但這并不是真正意義的阻塞CPU，而是使得CPU停止只能通過定時器中斷才可以退出該”任務“。實現部分的代碼如下：

　　void main(void)

　　{

　　/* Clock configuration -----------------------------------------*/

　　CLK_Config();

　　/* GPIO configuration -----------------------------------------*/

　　GPIO_Config();

　　/* TIM4 configuration -----------------------------------------*/

　　TIM4_Config();

　　while (1)

　　{

　　// 進入等待模式，CPU停止工作，所有中斷打開

　　Enter_WaitMode();

　　// LED閃爍任務

　　LED_Process();

　　}

　　}

　　void Enter_WaitMode(void)

　　{

　　WaitFlag = 0;

　　// 1ms之后CPU被TIM4中斷喚醒，WaitFlag在中斷中被置位

　　while( WaitFlag == 0)

　　{

　　__wait_for_interrupt();

　　}

　　}

　　INTERRUPT_HANDLER(TIM4_UPD_OVF_IRQHandler, 23)

　　{

　　WaitFlag = 1;

　　/* Cleat Interrupt Pending bit */

　　TIM4_ClearITPendingBit(TIM4_IT_UPDATE);

　　}

　　以上代碼中出現了WaitFlag標志位，該標志位出現在Enter_WaitMode函數和TIM4_UPD_OVF_IRQHandler中斷中，該標志位的作用是保證喚醒CPU繼續工作的一定是定時器4溢出中斷，其他中斷例如UART接收中斷則不能使CPU重新運行。STM8的等待模式和定時器4溢出中斷組成了低功耗節拍”任務“。

　　3.消除阻塞

　　從上文的分析可以看出，在整個的運行周期中總是希望低功耗任務所占的比重大(從時間角度切入)，其他任務所占的比重小。那么其他任務應該盡量減少對CPU的占用，例如實現LED間隔閃爍便可使用以下代碼：

　　void LED_Process(void)

　　{

　　static uint16_t LEDCounter = 0;

　　if( LEDCounter++ > 500 )

　　{

　　LEDCounter = 0;

　　/* Toggles LEDs */

　　GPIO_WriteReverse(LED_GPIO_PORT, (GPIO_Pin_TypeDef)LED_GPIO_PINS);

　　}

　　}

　　由于LED_Process在低功耗任務之后運行，而低功耗任務所占用CPU的時間為固定時間——定時器4溢出周期，也就意味著LED任務的調用周期為1ms，利用該特性可以結合一個計數變量LEDCounter實現LED閃爍功能，當然更復雜的時序可以通過有限狀態機實現。

　　4.總結

　　節拍運行和消除阻塞算是低功耗MCU編程的基本思想，理解了低功耗MCU編程的基本思路那么不是低功耗的MCU也可以用來開發出低功耗應用。前段時間上TB查看MCU的價格，STM8的價格真的把我嚇了一跳，自己也購置了STM8開發板，結合低功耗方法于是總結了該文章。