瑞萨CTSU程序在向嵌入式OS操作系统移植时的注意事项

在裸机系统中，以一定的时间间隔循环调用CTSU APIs

在QE for Cap Touch工具生成的Cap Touch Sample Code中

• 使用While(true)实现循环调用CTSU APIs

• 使用R_BSP_SoftwareDelay()实现适当的定时间隔

 

在嵌入式多任务系统中，也需要以一定的时间间隔循环运行CTSU APIs

• CTSU运行涉及的相关ISR以及API可直接移植到多任务系统中

• 需要对QE for Cap Touch工具生成的CapTouch Sample Codee进行改写

 

CTSU底层驱动程序和应用程序在向RTOS系统中移植时，一般需要考虑的基本内容

• RTOS中Systick的设定

• RTOS延时函数的使用

• MCU中断优先级与RTOS任务优先级的设置

• QE for Cap Touch工具生成的CTSU CapTouch Sample Code的改写

 

Systick的设定

以FreeRTOS为例，使用e2 studio新建的FreeRTOS工程中， Systick的默认设定为1ms

 

RTOS延时函数的使用

以FreeRTOS为例，FreeRTOS延时函数vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()

• FreeRTOS提供了两个系统延时函数：相对延时函数vTaskDelay()和绝对延时vTaskDelayUntil()。

• 这两个延时函数和自己实现的延时函数不同，这两个延时函数一旦被调用，当前任务会立刻进入阻塞状态，而自己写的延时函数（以for循环等形式实现的软件延时）会被当做有效任务而一直执行。

• 相对延时是指每次延时都是从任务执行函数vTaskDelay()开始，延时指定的时间结束；

vTaskDelay()函数的参数xTicksToDelay表示延时多少个系统节拍时钟周期（Systick）。

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay ) 

• 绝对延时是指每隔指定的时间，执行一次调用vTaskDelayUntil()函数的任务。换句话说：任务以固定的频率执行

 

MCU中断优先级与RTOS任务优先级的设置

以FreeRTOS任务优先级为例说明

FreeRTOS中任务的最高优先级是通过FreeRTOSConfig.h文件中的configMAX_PRIORITIES进行配置的，用户实际可以使用的优先级范围是0到configMAX_PRIORITIES – 1，建议用户配置宏定义configMAX_PRIORITIES的最大值不要超过32。根据实际应用配置，配置越大，需要的内存空间越大

使用e2 studio新建的FreeRTOS工程中， configMAX_PRIORITIES默认为5

 

MCU中断优先级和FreeRTOS任务优先级区别

简单地说，这两者之间没有任何关系，不管中断的优先级是多少， MCU中断的优先级永远高于任何FreeRTOS任务的优先级，即在执行的过程中， MCU中断来了就开始执行中断服务程序。
 

MCU中断优先级数值越小，优先级就越高；而FreeRTOS的任务优先级是，任务优先级数值越小，任务优先级越低。

 

MCU中断优先级与RTOS任务优先级

通常的优先级分配方案：

• IRQ任务：IRQ任务是指通过中断服务程序进行触发的任务，所有任务中优先级最高

• 高优先级后台任务：比如按键检测、触摸检测、USB消息处理

• 低优先级时间调度任务：比如LCD界面显示、LED数码管显示

 

IRQ任务和高优先级任务必须设置为阻塞式（调用消息等待或者延迟等函数），只有这样高优先级任务才会 释放CPU的使用权，从而低优先级任务才会有机会得到执行。

 

CTSU CapTouch触摸按键任务建议配置成高优先级任务，并且设置成阻塞式。

 

CTSU CapTouch Sample Code的改写

默认的CTSU CapTouch Sample Code

• QE for Cap Touch工具可生成默认的CapTouch Sample Code

• Sample Code中使用While(1)死循环等待测量完成，以及使用R_BSP_SoftwareDelay()实现CTSU APIs的20ms左右定时间隔的循环调用

• CapTouch触摸按键对于实时性的要求并不高，但是涉及CTSU运行的很多参数都与循环调用的定时间隔有关，因此较大程度决定了触摸按键的灵敏度

例如Drift Correction Interval

下图中的设定值为255，实际值为255 x API定时调用间隔，按键按下的positive noise filter和按键释放的Negative Noise Filter也是如此。

 

因此，用户需要根据系统对Cap Touch触摸按键的实时性和灵敏度的要求，合理的改写默认的CTSU CapTouch Sample Code

 

对默认的CTSU CapTouch Sample Code进行改写

以FreeRTOS为例

• 合理设定Cap Touch Thread的优先级，例如设定为最高优先级

• API调用报错时的改写

while(ture){} 改为 return

• 延时R_BSP_SoftwareDelay() 的改写

可改为vTaskDelay()

• Qe_touch_main()以及CTSU_FN_ISR测量完成中断Callback函数的改写

增加OS Timer和Semaphore，定时启动CTSU的测量，释放while(1)等待测量完成中断时的CPU时间，此时可取消while(0 == g_qe_touch_flag)和R_BSP_SoftwareDelay() / vTaskDelay()

 

目的：分析整个系统中CapTouch线程与用户线程的运行关系

根据触摸按键的数量：

• 确保CapTouch线程以合适的时间间隔循环运行

• 确保CapTouch线程的按键处理阶段，不被其他用户线程抢占

• 确保CapTouch线程的触摸按键测量阶段，其他用户线程可以运行

 

一些RTOS支持的分析工具

FreeRTOS：SEGGER Systemviewer

Azure ThreadX：TraceX

RT-Thread：SEGGER Systemviewer

 

SEGGER SystemViewer应用示例

CapTouch触摸按键的基本运行过程