前后台系统的低功耗编程思想——STM8平台

矫情吗；* 2022-08-20 06:28 119阅读 0赞

## 1.前言 ##

工作之后接触了“低功耗”，开始搜索各种各样的低功耗MCU。网络是一个非常自由的地方，你总可以看到各种关于哪个MCU功耗更低的论战，在这些论战中我查阅了几乎所有低功耗MCU的特性，例如MSP430、EFM32还有STM32L等，网络论战的核心便是哪款MCU的休眠电流更低。看多了资料我便发现，这些低功耗的MCU如何使用，低功耗MCU的程序编写和普通MCU编程有什么区别。

带着这些疑问我继续品味关于低功耗MCU的”论战“，直到我购买了《MSP430系列单片机系统工程设计与实践》。在该书中提到了低功耗MCU编程的基本思想，大致可以总结为：

1.善用节拍

2.消除阻塞

下面就结合STM8谈谈如何实践以上两点。（虽然STM8并不是严格意义上的低功耗MCU，但是只要有低功耗指令的MCU都可以使用以上两点，发挥它的低功耗特性）

## 2.善用节拍 ##

定时休眠是低功耗MCU常用的手段，定时休眠便是让MCU先休眠再工作，在休眠和工作之间不停转换。STM8有多种低功耗方式，例如 **等待模式**便是其中的一种，等待模式时仅MCU停止工作，其他外设可正常工作。使用等待模式可以保证定时器或UART等可以正常的进入中断。当然也可以使用停止模式进一步降低功耗，在这里则使用等待模式做一个“方法性质”的说明。

![20131022215003500][]

图1 前后台系统中的低功耗节拍

可以这样理解，定时进入低功耗模式也可以理解为一个任务，这个“任务”会阻塞CPU使得其他任务无法得到运行，但这并不是真正意义的阻塞CPU，而是使得CPU停止只能通过定时器中断才可以退出该”任务“。实现部分的代码如下：

**\[cpp\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain]  [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  void main(void)  
2.  \{  
3.    /\* Clock configuration -----------------------------------------\*/  
4.    CLK\_Config();    
5.    /\* GPIO configuration -----------------------------------------\*/  
6.    GPIO\_Config();    
7.    /\* TIM4 configuration -----------------------------------------\*/  
8.    TIM4\_Config();      
9.    while (1)  
10.   \{  
11.     // 进入等待模式，CPU停止工作，所有中断打开  
12.     Enter\_WaitMode();  
13.     // LED闪烁任务  
14.     LED\_Process();  
15.   \}  
16. \}  
17.   
18. void Enter\_WaitMode(void)  
19. \{  
20.   WaitFlag = 0;  
21.   // 1ms之后CPU被TIM4中断唤醒，WaitFlag在中断中被置位  
22.   while( WaitFlag == 0)  
23.   \{  
24.     \_\_wait\_for\_interrupt();   
25.   \}  
26. \}  
27.   
28. INTERRUPT\_HANDLER(TIM4\_UPD\_OVF\_IRQHandler, 23)  
29. \{  
30.   WaitFlag = 1;  
31.   /\* Cleat Interrupt Pending bit \*/  
32.   TIM4\_ClearITPendingBit(TIM4\_IT\_UPDATE);  
33. \}

以上代码中出现了WaitFlag标志位，该标志位出现在Enter\_WaitMode函数和TIM4\_UPD\_OVF\_IRQHandler中断中，该标志位的作用是保证唤醒CPU继续工作的一定是定时器4溢出中断，其他中断例如UART接收中断则不能使CPU重新运行。STM8的等待模式和定时器4溢出中断组成了低功耗节拍”任务“。

## 3.消除阻塞 ##

从上文的分析可以看出，在整个的运行周期中总是希望低功耗任务所占的比重大（从时间角度切入），其他任务所占的比重小。那么其他任务应该尽量减少对CPU的占用，例如实现LED间隔闪烁便可使用以下代码：

**\[cpp\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain]  [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  void LED\_Process(void)  
2.  \{  
3.    static uint16\_t LEDCounter = 0;  
4.      
5.    if( LEDCounter++ > 500 )  
6.    \{  
7.      LEDCounter = 0;  
8.      /\* Toggles LEDs \*/  
9.      GPIO\_WriteReverse(LED\_GPIO\_PORT, (GPIO\_Pin\_TypeDef)LED\_GPIO\_PINS);  
10.   \}  
11. \}

由于LED\_Process在低功耗任务之后运行，而低功耗任务所占用CPU的时间为固定时间—— **定时器4溢出周期**，也就意味着 **LED任务的调用周期为1ms**，利用该特性可以结合一个 **计数变量**LEDCounter实现LED闪烁功能，当然更复杂的时序可以通过 **有限状态机**实现。

## 4.总结 ##

节拍运行和消除阻塞算是低功耗MCU编程的基本思想，理解了低功耗MCU编程的基本思路那么不是低功耗的MCU也可以用来开发出低功耗应用。前段时间上TB查看MCU的价格，STM8的价格真的把我吓了一跳，自己也购置了STM8开发板，结合低功耗方法于是总结了该文章。

[ 工程代码分享][Link 1]

若结合操作系统实现低功耗，请参考以下 [博文][Link 2]

[20131022215003500]: /images/20220731/dd7fea44b60a4421abd1ddc093384757.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/12954741#
[CODE]: https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png
[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/371297
[ico_fork.svg]: https://code.csdn.net/assets/ico_fork.svg
[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/371297/fork
[Link 1]: http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2773520820&uk=3707837393
[Link 2]: http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/12751435