freeRtos學習筆記

freeRtos任務管理

freeRtos任務狀態

freeRtos中任務有四種狀態：就緒態、運行態、杜塞態、掛起態。

圖 16-1(1)： 創建任務→就緒態（Ready）：任務創建完成后進入就緒態，表明任務已準備就緒，隨時可以運行，只等待調度器進行調度。

圖 16-1(2)： 就緒態→運行態（Running）：發生任務切換時，就緒列表中最高優先級的任務被執行，從而進入運行態。

圖 16-1(3)： 運行態→就緒態：有更高優先級任務創建或者恢復后，會發生任務調度，此刻就緒列表中最高優先級任務變為運行態，那么原先運行的任務由運行態變為就緒態，依然在就緒列表中，等待最高優先級的任務運行完畢繼續運行原來的任務（此處可以看做是 CPU 使用權被更高優先級的任務搶占了）。

圖 16-1(4)： 運行態→阻塞態（Blocked）：正在運行的任務發生阻塞（延時、讀信號量等待）時，該任務會從就緒列表中刪除，任務狀態由運行態變成阻塞態，然后發生任務切換，運行就緒列表中當前最高優先級任務。

圖 16-1(5)： 阻塞態→就緒態：阻塞的任務被恢復后（任務恢復、延時時間超時、讀信號量超時或讀到信號量等），此時被恢復的任務會被加入就緒列表，從而由阻塞態變成就緒態；如果此時被恢復任務的優先級高于正在運行任務的優先級，則會發生任務切換，將該任務將再次轉換任務狀態，由就緒態變成運行態。

圖 16-1(6) (7) (8)： 就緒態、阻塞態、運行態→掛起態（Suspended）：任務可以通過調用 vTaskSuspend() API 函數都可以將處于任何狀態的任務掛起，被掛起的任務得不到CPU 的使用權，也不會參與調度，除非它從掛起態中解除。

圖 16-1(9)： 掛起態→就緒態： 把一個掛起狀態的任務恢復的唯一途徑就是調用 vTaskResume() 或 xTaskResumeFromISR() API 函數，如果此時被恢復任務的優先級高于正在運行任務的優先級，則會發生任務切換，將該任務將再次轉換任務狀態，由就緒態變成運行態。

freeRtos啟動

void vTaskStartScheduler(void);

啟動freeRtos的任務調度器，空閑任務和定時器任務是在調用這個函數后才自動創建的。

動態創建任務

BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, /* 任務入口函數 */const char * const pcName, /* 任務名 */const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,/* 任務棧大小 單位為字 */void * const pvParameters, /* 任務入口參數 不用的時候配置為0 */UBaseType_t uxPriority, /* 任務任務優先級 空閑任務優先級0 */TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) /* 任務控制塊指針 */

函數 xTaskCreate 用于實現 FreeRTOS 操作系統的任務創建，并且還可以自定義任務棧的大小。

• 第 1 個參數填創建任務的函數名。
• 第 2 個參數是任務名，這個參數主要是用于調試目的，調試的時候方便看是哪個任務。
• 第 3 個參數是任務棧大小，單位 word，也就是 4 字節。
• 第 4 個參數是創建的任務函數的形參。
• 第 5 個參數是任務優先級，越大優先級越高
• 第 6 個參數是任務句柄，用于區分不同的任務。
• 返回值：當任務創建成功，返回pdPASS,否則返回pdFALL.

刪除任務

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete )

使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskDelete 1

如果用往此函數里面填的任務 ID 是 NULL，即數值 0 的話，那么刪除的就是當前正在執行的任務，此任務被刪除后， FreeRTOS 會切換到任務就緒列表里面下一個要執行的最高優先級任務。

在 FreeRTOS 中，創建任務所需的內存需要在空閑任務中釋放， 如果用戶在 FreeRTOS 中調用了這個函數的話，一定要讓空閑任務有執行的機會， 否則這塊內存是無法釋放的。另外， 創建的這個任務在使用中申請了動態內存，這個內存不會因為此任務被刪除而刪除，這一點要注意， 一定要在刪除前將此內存釋放

掛起任務

void vTaskSuspend(TaskHandle xTaskToSuspend);

函數 vTaskSuspend 用于實現 FreeRTOS 操作系統的任務掛起。
第 1 個參數填要掛起任務的句柄
使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1

如果用往此函數里面填的任務 ID 是 NULL，即數值 0 的話，那么掛起的就是當前正在執行的任務，
此任務被掛起后， FreeRTOS 會切換到任務就緒列表里面下一個要執行的高優先級任務。

多次調用此函數的話，只需調用一次 vTaskResume 即可將任務從掛起態恢復。

恢復掛起任務

void vTaskResume(TaskHandle xTaskToResume); BaseType_t xTaskResumeFromISR(TaskHandle xTaskToResume);

函數 vTaskResume 用于實現 FreeRTOS 操作系統的任務掛起
第 1 個參數填要恢復任務的句柄
使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1

多次調用函數 vTaskSuspend 的話，只需調用一次 vTaskResume 即可將任務從掛起態恢復。

此函數是用于任務代碼中調用的，故不可以在中斷服務程序中調用此函數，中斷服務程序中使用的
xTaskResumeFromISR()， 以后綴 FromISR 結尾。

xTaskResumeFromISR()返回值：如果恢復掛起任務后會導致任務調度返回pdTRUE

修改任務優先級

void vTaskPrioritySet(TaskHandle xTask, UBaseType_t uxNewPriority);

函數 vTaskPrioritySet 用于實現 FreeRTOS 任務優先級的修改。
第 1 個參數是任務句柄，用于區分不同的任務。
第 2 個參數是給任務配置的新優先級。
使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1

如果第一個參數里面填的是 NULL，即數值 0 的話，那么配置的就是當前正在執行的任務。

如果被修改的任務的優先級，修改后高于正在執行的任務， 將執行任務切換，切換到修改好的高優先級任務。

第二個參數數值不可大于等于 FreeRTOSConfig.h 文件中的宏定義：
#define configMAX_PRIORITIES 配置的數值。

獲取任務優先級

UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle xTask); UBaseType_t uxTaskPriorityGetFromISR(TaskHandle_t xTask);

函數 vTaskPriorityGet 用于獲取 FreeRTOS 任務優先級。
第 1 個參數是任務句柄，用于區分不同的任務。
使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskPriorityGet 1

如果第1個參數里面填的是 NULL，即數值 0 的話，那么獲取的優先級就是當前正在執行的任務。

此函數是用于任務代碼中調用的，故不可以在中斷服務程序中調用此函數，中斷服務程序中使用的
uxTaskPriorityGetFromISR()， 以后綴 FromISR 結尾。

切換任務

taskYIELD()

調用 taskYIELD() 宏可以立刻進行任務調度，切換到就緒的最高優先級任務

獲取當前系統時間

volatile TickType_t xTaskGetTickCount(void); volatile TickType_t xTaskGetTickCountFromISR(void);

函數 xTaskGetTickCount 用于獲取系統當前運行的時鐘節拍數。
使用這個函數要注意以下問題：

此函數用于在任務代碼里面調用， 如果在中斷服務程序里面調用的話， 需要使用函數
xTaskGetTickCountFromISR， 這兩個函數切不可混用

任務延時

void vTaskDelay(TickType_t xTickToDelay);

函數 vTaskDelay 用于任務的延遲。
參數 xTicksToDelay 用于設置延遲的時鐘節拍個數，范圍 1- 0xFFFFFFFF。 延遲時間的最大值在
portmacro.h 文件里面有定義：
typedef uint32_t TickType_t;
#define portMAX_DELAY ( TickType_t )0xffffffffUL
即延遲時間的范圍是： 1- 0xFFFFFFFF
延時后會進行任務調度

任務絕對延時

void vTaskDelayUntil(TickType_t* pxPreviousWakeTime, TickType_t xTimeIncrement);

函數 vTaskDelayUntil 用于周期性延遲。
? 第 1 個參數，存儲任務上次處于非阻塞狀態時刻的變量地址。
? 第 2 個參數，周期性延遲時間。
使用這個函數要注意以下問題：

使用此函數需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定義為 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1

用戶要注意此函數跟 vTaskDelay 的區別是，例如在兩個相同任務，用戶處理程序運行需要50ms，然后分別使用vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()進行200ms的延時，使用vTaskDelay()做200ms延時，整個任務運行狀況就是先用戶處理消耗50ms，再延時200ms，也就是250ms任務運行一次；而使用vTaskDelayUntil()進行200ms的延時，整個任務運行狀況就是先用戶處理消耗50ms，再延時150ms，也就是200ms任務運行一次；

下面是一個使用vTaskDelay()實現vTaskDelayUntil()的過程。

void vTaskA(void *pvParame) {TickType_t xDelay, xNextTime;/* 200ms執行一次該任務 */const TickType_t xFrequency = 200;/* 獲取 xFrequency 個時鐘節拍后的時間 */xNextTime = xTaskGetTickCount() + xFrequency;while(1){/* 如果用戶函數需要運行50ms */..../* 計算實際需要延時的時間 200 - 50 = 150 */xDelay = xNextTime - xTaskGetTickCount();xNextTime += xFrequency;if(xDelay <= xFrequency){vTaskDelay(xDelay);}} }void vTaskB(void *pvParame) {TickType_t xLastWakeTime;/* 200ms執行一次該任務 */const TickType_t xFrequency = 200;while(1){/* 如果用戶函數需要運行50ms */....vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);}}

調度器掛起

void vTaskSuspendAll(void);

函數 vTaskSuspendAll 用于實現 FreeRTOS 調度器掛起。
使用這個函數要注意以下問題：

注意和進入臨界區不同，這里只是關掉了任務調度器，只能運行當前任務，但是并沒有關中斷，中斷服務函數還是可以運行的。

調度鎖開啟函數 vTaskSuspendAll 和調度鎖關閉函數 xTaskResumeAll 一定要成對使用。

切不可在調度鎖開啟函數 vTaskSuspendAll 和調度鎖關閉函數 xTaskResumeAll 之間調用任何會引
起任務切換的 API， 比如 vTaskDelayUntil、 vTaskDelay、 xQueueSend 等（調用了也不會執行調度）。

調度器恢復

BaseType_t xTaskResumeAll(void);

函數 xTaskResumeAll 用于實現 FreeRTOS 調度器恢復
由于調度器操作可以進行嵌套，如果執行了兩次調度器掛起，那么在第一次執行調度器恢復函數時，此函數返回 pdFALSE，調度器并沒有恢復，第二次執行調度器恢復函數才會返回pdTRUE，調度器才會恢復正常。
使用這個函數要注意以下問題：

注意和進入臨界區不同，這里只是關掉了任務調度器，只能運行當前任務，但是并沒有關中斷，中斷服務函數還是可以運行的。

調度鎖開啟函數 vTaskSuspendAll 和調度鎖關閉函數 xTaskResumeAll 一定要成對使用。

切不可在調度鎖開啟函數 vTaskSuspendAll 和調度鎖關閉函數 xTaskResumeAll 之間調用任何會引
起任務切換的 API， 比如 vTaskDelayUntil、 vTaskDelay、 xQueueSend 等（調用了也不會執行調度）

本文參考 freertos官方文檔 https://freertos.org/a00110.html
《野火-FreeRTOS 內核實現與應用開發實戰指南》
《安富萊 STM32-V6 開發板 FreeRTOS 教程》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的freeRtos学习笔（2）任务管理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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