freeRtos学习笔记

freeRtos任务管理

freeRtos任务状态

freeRtos中任务有四种状态：就绪态、运行态、杜塞态、挂起态。

图 16-1(1)：创建任务→就绪态（Ready）：任务创建完成后进入就绪态，表明任务已准备就绪，随时可以运行，只等待调度器进行调度。

图 16-1(2)：就绪态→运行态（Running）：发生任务切换时，就绪列表中最高优先级的任务被执行，从而进入运行态。

图 16-1(3)：运行态→就绪态：有更高优先级任务创建或者恢复后，会发生任务调度，此刻就绪列表中最高优先级任务变为运行态，那么原先运行的任务由运行态变为就绪态，依然在就绪列表中，等待最高优先级的任务运行完毕继续运行原来的任务（此处可以看做是 CPU 使用权被更高优先级的任务抢占了）。

图 16-1(4)：运行态→阻塞态（Blocked）：正在运行的任务发生阻塞（延时、读信号量等待）时，该任务会从就绪列表中删除，任务状态由运行态变成阻塞态，然后发生任务切换，运行就绪列表中当前最高优先级任务。

图 16-1(5)：阻塞态→就绪态：阻塞的任务被恢复后（任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等），此时被恢复的任务会被加入就绪列表，从而由阻塞态变成就绪态；如果此时被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级，则会发生任务切换，将该任务将再次转换任务状态，由就绪态变成运行态。

图 16-1(6) (7) (8)：就绪态、阻塞态、运行态→挂起态（Suspended）：任务可以通过调用 vTaskSuspend() API 函数都可以将处于任何状态的任务挂起，被挂起的任务得不到CPU 的使用权，也不会参与调度，除非它从挂起态中解除。

图 16-1(9)：挂起态→就绪态：把一个挂起状态的任务恢复的唯一途径就是调用 vTaskResume() 或 xTaskResumeFromISR() API 函数，如果此时被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级，则会发生任务切换，将该任务将再次转换任务状态，由就绪态变成运行态。

freeRtos启动

void vTaskStartScheduler(void);

启动freeRtos的任务调度器，空闲任务和定时器任务是在调用这个函数后才自动创建的。

动态创建任务

BaseType_t xTaskCreate(  TaskFunction_t pxTaskCode,                    /* 任务入口函数 */const char * const pcName,                /* 任务名 */const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,/* 任务栈大小 单位为字 */void * const pvParameters,                /* 任务入口参数 不用的时候配置为0  */UBaseType_t uxPriority,                   /* 任务任务优先级 空闲任务优先级0 */TaskHandle_t * const pxCreatedTask )      /* 任务控制块指针 */

函数 xTaskCreate 用于实现 FreeRTOS 操作系统的任务创建，并且还可以自定义任务栈的大小。

第 1 个参数填创建任务的函数名。
第 2 个参数是任务名，这个参数主要是用于调试目的，调试的时候方便看是哪个任务。
第 3 个参数是任务栈大小，单位 word，也就是 4 字节。
第 4 个参数是创建的任务函数的形参。
第 5 个参数是任务优先级，越大优先级越高
第 6 个参数是任务句柄，用于区分不同的任务。
返回值：当任务创建成功，返回pdPASS,否则返回pdFALL.

删除任务

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete )

使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskDelete 1
如果用往此函数里面填的任务 ID 是 NULL，即数值 0 的话，那么删除的就是当前正在执行的任务，此任务被删除后， FreeRTOS 会切换到任务就绪列表里面下一个要执行的最高优先级任务。
在 FreeRTOS 中，创建任务所需的内存需要在空闲任务中释放，如果用户在 FreeRTOS 中调用了这个函数的话，一定要让空闲任务有执行的机会，否则这块内存是无法释放的。另外，创建的这个任务在使用中申请了动态内存，这个内存不会因为此任务被删除而删除，这一点要注意，一定要在删除前将此内存释放

挂起任务

void vTaskSuspend(TaskHandle xTaskToSuspend);

函数 vTaskSuspend 用于实现 FreeRTOS 操作系统的任务挂起。
第 1 个参数填要挂起任务的句柄
使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1
如果用往此函数里面填的任务 ID 是 NULL，即数值 0 的话，那么挂起的就是当前正在执行的任务，
此任务被挂起后， FreeRTOS 会切换到任务就绪列表里面下一个要执行的高优先级任务。
多次调用此函数的话，只需调用一次 vTaskResume 即可将任务从挂起态恢复。

恢复挂起任务

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

函数 vTaskResume 用于实现 FreeRTOS 操作系统的任务挂起
第 1 个参数填要恢复任务的句柄
使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1
多次调用函数 vTaskSuspend 的话，只需调用一次 vTaskResume 即可将任务从挂起态恢复。
此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函数，中断服务程序中使用的
xTaskResumeFromISR()，以后缀 FromISR 结尾。
xTaskResumeFromISR()返回值：如果恢复挂起任务后会导致任务调度返回pdTRUE

修改任务优先级

void vTaskPrioritySet(TaskHandle xTask, UBaseType_t uxNewPriority);

函数 vTaskPrioritySet 用于实现 FreeRTOS 任务优先级的修改。
第 1 个参数是任务句柄，用于区分不同的任务。
第 2 个参数是给任务配置的新优先级。
使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
如果第一个参数里面填的是 NULL，即数值 0 的话，那么配置的就是当前正在执行的任务。
如果被修改的任务的优先级，修改后高于正在执行的任务，将执行任务切换，切换到修改好的高优先级任务。
第二个参数数值不可大于等于 FreeRTOSConfig.h 文件中的宏定义：
#define configMAX_PRIORITIES 配置的数值。

获取任务优先级

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

函数 vTaskPriorityGet 用于获取 FreeRTOS 任务优先级。
第 1 个参数是任务句柄，用于区分不同的任务。
使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskPriorityGet 1
如果第1个参数里面填的是 NULL，即数值 0 的话，那么获取的优先级就是当前正在执行的任务。
此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函数，中断服务程序中使用的
uxTaskPriorityGetFromISR()，以后缀 FromISR 结尾。

切换任务

taskYIELD()

调用 taskYIELD() 宏可以立刻进行任务调度，切换到就绪的最高优先级任务

获取当前系统时间

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

函数 xTaskGetTickCount 用于获取系统当前运行的时钟节拍数。
使用这个函数要注意以下问题：

此函数用于在任务代码里面调用，如果在中断服务程序里面调用的话，需要使用函数
xTaskGetTickCountFromISR，这两个函数切不可混用

任务延时

void vTaskDelay(TickType_t xTickToDelay);

函数 vTaskDelay 用于任务的延迟。
参数 xTicksToDelay 用于设置延迟的时钟节拍个数，范围 1- 0xFFFFFFFF。延迟时间的最大值在
portmacro.h 文件里面有定义：
typedef uint32_t TickType_t;
#define portMAX_DELAY ( TickType_t )0xffffffffUL
即延迟时间的范围是： 1- 0xFFFFFFFF
延时后会进行任务调度

任务绝对延时

void vTaskDelayUntil(TickType_t* pxPreviousWakeTime, TickType_t xTimeIncrement);

函数 vTaskDelayUntil 用于周期性延迟。
 第 1 个参数，存储任务上次处于非阻塞状态时刻的变量地址。
 第 2 个参数，周期性延迟时间。
使用这个函数要注意以下问题：

使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
用户要注意此函数跟 vTaskDelay 的区别是，例如在两个相同任务，用户处理程序运行需要50ms，然后分别使用vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()进行200ms的延时，使用vTaskDelay()做200ms延时，整个任务运行状况就是先用户处理消耗50ms，再延时200ms，也就是250ms任务运行一次；而使用vTaskDelayUntil()进行200ms的延时，整个任务运行状况就是先用户处理消耗50ms，再延时150ms，也就是200ms任务运行一次；

下面是一个使用vTaskDelay()实现vTaskDelayUntil()的过程。

void vTaskA(void *pvParame)
{TickType_t xDelay, xNextTime;/* 200ms执行一次该任务 */const TickType_t xFrequency = 200;/* 获取 xFrequency 个时钟节拍后的时间 */xNextTime = xTaskGetTickCount() + xFrequency;while(1){/* 如果用户函数需要运行50ms */..../* 计算实际需要延时的时间  200 - 50 = 150 */xDelay = xNextTime - xTaskGetTickCount();xNextTime += xFrequency;if(xDelay <= xFrequency){vTaskDelay(xDelay);}}
}void vTaskB(void *pvParame)
{TickType_t xLastWakeTime;/* 200ms执行一次该任务 */const TickType_t xFrequency = 200;while(1){/* 如果用户函数需要运行50ms */....vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);}}

调度器挂起

void vTaskSuspendAll(void);

函数 vTaskSuspendAll 用于实现 FreeRTOS 调度器挂起。
使用这个函数要注意以下问题：

注意和进入临界区不同，这里只是关掉了任务调度器，只能运行当前任务，但是并没有关中断，中断服务函数还是可以运行的。
调度锁开启函数 vTaskSuspendAll 和调度锁关闭函数 xTaskResumeAll 一定要成对使用。
切不可在调度锁开启函数 vTaskSuspendAll 和调度锁关闭函数 xTaskResumeAll 之间调用任何会引
起任务切换的 API，比如 vTaskDelayUntil、 vTaskDelay、 xQueueSend 等（调用了也不会执行调度）。

调度器恢复

BaseType_t xTaskResumeAll(void);

函数 xTaskResumeAll 用于实现 FreeRTOS 调度器恢复
由于调度器操作可以进行嵌套，如果执行了两次调度器挂起，那么在第一次执行调度器恢复函数时，此函数返回 pdFALSE，调度器并没有恢复，第二次执行调度器恢复函数才会返回pdTRUE，调度器才会恢复正常。
使用这个函数要注意以下问题：

注意和进入临界区不同，这里只是关掉了任务调度器，只能运行当前任务，但是并没有关中断，中断服务函数还是可以运行的。
调度锁开启函数 vTaskSuspendAll 和调度锁关闭函数 xTaskResumeAll 一定要成对使用。
切不可在调度锁开启函数 vTaskSuspendAll 和调度锁关闭函数 xTaskResumeAll 之间调用任何会引
起任务切换的 API，比如 vTaskDelayUntil、 vTaskDelay、 xQueueSend 等（调用了也不会执行调度）

本文参考 freertos官方文档 https://freertos.org/a00110.html
《野火-FreeRTOS 内核实现与应用开发实战指南》
《安富莱 STM32-V6 开发板 FreeRTOS 教程》

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