01-单片机商业项目编程，从零搭建低功耗系统设计

news2024/12/25 1:24:01

一、引言

这是关于《单片机商业编程之从零搭建低功耗系统》的第一篇章，个人善忘，平常项目设计当中的一些思路，以前年轻的时候习惯性的录制成视频，也算是当作是自己的笔记，无奈现在喉咙实在扛不住，因此先尝试用文章的形式写出来试试。

单片机编程本身并不复杂，由于资源受限，往往最求代码执行效率和代码使用效率优先；在较弱性能的单片机上，平常使用实时操作系统的机会也少，很多时候都是自己写的一个简单框架能够满足大部分应用需求，那么简单的框架怎样才算是比较实用呢，这虽然没有统一的标准，但是却可以借鉴优秀的框架，以前也喜欢研读像ucos、ucgui、lwip、ble相关的内核或者协议栈，会使得自己受益良多，然后将其框架思维做尽量的简化应用于单片机项目中，使得项目编程效率大大提高。对于低功耗系统设计的思路，主要参考了低功耗蓝牙的系统而总结出来的。

既然是从零开始，那么就从最基本的开始讲起，逐渐实现完整的低功耗系统，注意是一个系统，从结构上类似我们的平常的freeRTOS这些，但是它并不是真正的系统，只是用起来看似规范很多，这样既能够保障占用单片机资源最少，又能保障使用规范，使得移植更方便。

二、本文内容

本文主要讲解面向事件编程的逻辑，这也是低功耗设计最关键的编程思维。何为事件，即所有触发需要执行的代码的条件，都是事件，比如某个按键按下算一个事件、按键抬起也算一个事件，一个定时器定时事件到达是一个事件，接收到一个串口数据或者接收到一整包串口数据都算一个事件。

三、事件详解

单片机编程实际就是根据某个条件，然后执行某些动作，这个条件可能是某个按键，也可能是某个定时任务。

在没有达到这个条件的时候，单片机一般都是空闲的，而我们大部分做法就是在mian的while(1)中不断的去轮询是不是有某个条件达到，举个最最简单的例子就是定时器的t_flg是否满足条件，满足就执行指定动作。而这些空闲阶段单片机在死循环中快速执行，就等于单片机时时刻刻在消耗电流，使得达不到低功耗的要求。

#include "stdint.h"

uint8_t t_flag = 0;

int main(void)
{
	main_init();
	
	while (1)
	{
		if(t_flag)
		{
			t_flag = 0;
			//执行指定任务
			//...
		}
	}
}

void timer_interrupt(void)
{
	t_flag = 1;	//100ms中断
}

对于t_flag=1而言，它就是一个事件，那么100ms内，在while(1)中可能有99.9%的时间都是浪费的，那么怎样把99.9%的能量都节约起来呢？我们只要设定定时器唤醒单片机，然后让单片机进入休眠即可，这样单片机平常只处于休眠中断，在timer中断来临的那一刻，它才进入中断设置t_flag=1，然后while(1)才继续往下执行，就达到了节约99%+的能量。

#include "stdint.h"

uint8_t t_flag = 0;

void set_wakeup_condition(void)
{
	//设定定时器中断唤醒单片机
	//...
}

void mcu_sleep_and_wait_wakeup(void)
{
	//单片机进入休眠状态
	//...
}

int main(void)
{
	main_init();
	
	while (1)
	{
		set_wakeup_condition();
		mcu_sleep_and_wait_wakeup();
		if(t_flag)
		{
			t_flag = 0;
			//执行指定任务
			//...
		}
		
	}
}

void timer_interrupt(void)
{
	t_flag = 1;	//100ms中断
}