瑞薩CTSU程序在向嵌入式OS操作系統移植時的注意事項

CTSU觸摸按鍵程序

運行要求

在裸機系統中，以一定的時間間隔循環調用CTSU APIs

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

?使用While(true)實現循環調用CTSU APIs

?使用R_BSP_SoftwareDelay()實現適當的定時間隔

在嵌入式多任務系統中，也需要以一定的時間間隔循環運行CTSU APIs

?CTSU運行涉及的相關ISR以及API可直接移植到多任務系統中

?需要對QE for Cap Touch工具生成的CapTouch Sample Codee進行改寫

嵌入式操作系統移植時

需要考慮的基本內容

CTSU底層驅動程序和應用程序在向RTOS系統中移植時，一般需要考慮的基本內容

?RTOS中Systick的設定

?RTOS延時函數的使用

?MCU中斷優先級與RTOS任務優先級的設置

?QE for Cap Touch工具生成的CTSU CapTouch Sample Code的改寫

Systick的設定

以FreeRTOS為例，使用e² studio新建的FreeRTOS工程中， Systick的默認設定為1ms

RTOS延時函數的使用

以FreeRTOS為例，FreeRTOS延時函數vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()

? FreeRTOS提供了兩個系統延時函數：相對延時函數vTaskDelay()和絕對延時vTaskDelayUntil()。

?這兩個延時函數和自己實現的延時函數不同，這兩個延時函數一旦被調用，當前任務會立刻進入阻塞狀態，而自己寫的延時函數（以for循環等形式實現的軟件延時）會被當做有效任務而一直執行。

?相對延時是指每次延時都是從任務執行函數vTaskDelay()開始，延時指定的時間結束；

vTaskDelay()函數的參數xTicksToDelay表示延時多少個系統節拍時鐘周期（Systick）。

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )

?絕對延時是指每隔指定的時間，執行一次調用vTaskDelayUntil()函數的任務。換句話說：任務以固定的頻率執行

MCU中斷優先級與RTOS任務優先級的設置

以FreeRTOS任務優先級為例說明

FreeRTOS中任務的最高優先級是通過FreeRTOSConfig.h文件中的configMAX_PRIORITIES進行配置的，用戶實際可以使用的優先級范圍是0到configMAX_PRIORITIES – 1，建議用戶配置宏定義configMAX_PRIORITIES的最大值不要超過32。根據實際應用配置，配置越大，需要的內存空間越大

使用e² studio新建的FreeRTOS工程中， configMAX_PRIORITIES默認為5

MCU中斷優先級和FreeRTOS任務優先級區別

簡單地說，這兩者之間沒有任何關系，不管中斷的優先級是多少， MCU中斷的優先級永遠高于任何FreeRTOS任務的優先級，即在執行的過程中， MCU中斷來了就開始執行中斷服務程序。

MCU中斷優先級數值越小，優先級就越高；而FreeRTOS的任務優先級是，任務優先級數值越小，任務優先級越低。

MCU中斷優先級與RTOS任務優先級

通常的優先級分配方案：

? IRQ任務：IRQ任務是指通過中斷服務程序進行觸發的任務，所有任務中優先級最高

?高優先級后臺任務：比如按鍵檢測、觸摸檢測、USB消息處理

?低優先級時間調度任務：比如LCD界面顯示、LED數碼管顯示

IRQ任務和高優先級任務必須設置為阻塞式（調用消息等待或者延遲等函數），只有這樣高優先級任務才會 釋放CPU的使用權，從而低優先級任務才會有機會得到執行。

CTSU CapTouch觸摸按鍵任務建議配置成高優先級任務，并且設置成阻塞式。

CTSU CapTouch Sample Code的改寫

默認的CTSU CapTouch Sample Code

?QE for Cap Touch工具可生成默認的CapTouch Sample Code

?Sample Code中使用While(1)死循環等待測量完成，以及使用R_BSP_SoftwareDelay()實現CTSU APIs的20ms左右定時間隔的循環調用

?CapTouch觸摸按鍵對于實時性的要求并不高，但是涉及CTSU運行的很多參數都與循環調用的定時間隔有關，因此較大程度決定了觸摸按鍵的靈敏度

例如Drift Correction Interval

下圖中的設定值為255，實際值為255 x API定時調用間隔，按鍵按下的positive noise filter和按鍵釋放的Negative Noise Filter也是如此。

因此，用戶需要根據系統對Cap Touch觸摸按鍵的實時性和靈敏度的要求，合理的改寫默認的CTSU CapTouch Sample Code

對默認的CTSU CapTouch Sample Code進行改寫

以FreeRTOS為例

? 合理設定Cap Touch Thread的優先級，例如設定為最高優先級

?API調用報錯時的改寫

while(ture){} 改為 return

?延時R_BSP_SoftwareDelay() 的改寫

可改為vTaskDelay()

?Qe_touch_main()以及CTSU_FN_ISR測量完成中斷Callback函數的改寫

增加OS Timer和Semaphore，定時啟動CTSU的測量，釋放while(1)等待測量完成中斷時的CPU時間，此時可取消while(0 == g_qe_touch_flag)和R_BSP_SoftwareDelay() / vTaskDelay()

使用RTOS分析工具分析

CapTouch線程的運行時序

目的：分析整個系統中CapTouch線程與用戶線程的運行關系

根據觸摸按鍵的數量：

?確保CapTouch線程以合適的時間間隔循環運行

?確保CapTouch線程的按鍵處理階段，不被其他用戶線程搶占

?確保CapTouch線程的觸摸按鍵測量階段，其他用戶線程可以運行

一些RTOS支持的分析工具

FreeRTOS：SEGGER Systemviewer

Azure ThreadX：TraceX

RT-Thread：SEGGER Systemviewer

借助SEGGER SystemView分析CapTouch觸摸按鍵的基本運行過程

SEGGER SystemViewer應用示例

CapTouch觸摸按鍵的基本運行過程