嵌入式RTOS在MSP430F148单片机上的实现
来源:应用天地 作者:李强 张俊谟 陈瑶时间:2010-09-12
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3 如何保证单片机的低功耗特性(3)
单片机在嵌入式方面的应用都非常强调单片机的超低功耗特性。MSP430系列的特点也在于此。如果由于运行RTOS而破坏了单片机的低功耗特性是得不偿失的。一般的单片机都规定了几种不同功耗的工作模式,可以根据具体的需求来选择。不同工作模式是通过读写1个或1组寄存器来控制CPU、时钟、晶振以及外围设备的运行来实现的。
MSP430系列单片机有6种不同的工作模式,都是通过对状态寄存器SR的读写来实现的。在RTOS中,由于每个任务都可以分别保存自己的状态,包括状态寄存器,所以在实现低功耗工作模式时更加灵活方便。首先,在设计每个任务时,都可以根据任务的具体要求定义它的工作模式。其次,在整个系统设计中,设计一个最低优先级的任务,其作用就是使系统进入特定的低功耗工作模式。这样,在其它任务都运行完毕后,系统会调用这个任务使整个系统进入低功耗工作模式。当其它任务又恢复运行时(如延时结束),会自动进入其特定的工作状态,以达到降低功耗的目的。
4 如何减少RTOS在运行中占用的RAM空间
影响RTOS在单片机上应用的主要原因是由于在单片机上运行RTOS需要占用一定的系统资源,如系统时钟、RAM、FLASH或ROM等,从而减少了应用系统对资源的利用。特别是对RAM的占用。一般而言,单片机上的内部RAM数量都很少(如MSP430F148是整个MSP430中RAM最多的,也只有2 KB),虽然可以通过外部扩展来增加RAM数量,但这样不仅增加了设计的难度和产品成本,而且有时还使系统应用无法进行扩展。所以,最好的方法是能够充分利用单片机的内部RAM来运行RTOS。
通过分析uC/OS-II对RAM的使用情况可知,占用RAM空间最多的原因,是由于在设计uC/OS-II时,要给每个任务都分配一个单独的任务堆栈。特别在单片机的硬件设计没有将中断堆栈与任务堆栈分开时,计算任务堆栈的大小时不仅要计算任务中变量和函数嵌套所使用的RAM大小,还必须计算该任务在运行时发生中断和中断嵌套所需要的RAM空间的大小。由于每一个任务均需预留中断和中断嵌套所需要的RAM空间的大小,所以使得大量RAM空间被浪费。最直接的解决方法就是利用软件来将任务堆栈和中断堆栈分离,使得在计算任务堆栈的大小时,只需计算任务本身所需的RAM空间大小,从而提高了RAM的使用效率,增加了更多的应用任务。