freertos任务优先级分配

RQ 任务：IRQ 任务是指通过中断服务程序进行触发的任务，此类任务应该设置为所有任务里面优先级最高的。
高优先级后台任务：比如按键检测，触摸检测，USB 消息处理，串口消息处理等，都可以归为这一类任务。
低优先级的时间片调度任务：比如 emWin 的界面显示，LED 数码管的显示等不需要实时执行的都可以归为这一类任务。实际应用中用户不必拘泥于将这些任务都设置为优先级 1 的同优先级任务，可以设置多个优先级，只需注意这类任务不需要高实时性。
空闲任务：空闲任务是系统任务。
特别注意： 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即可），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有机会得到执行。

对于 STM32F103 来说，中断优先级的数值越小，优先级越高。

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。

二、

1. 中断服务函数：
中断服务函数是一种需要特别注意的上下文环境，它运行在非任务的执行环境下（一
般为芯片的一种特殊运行模式（也被称作特权模式）），在这个上下文环境中不能使用挂
起当前任务的操作，不允许调用任何会阻塞运行的 API 函数接口。另外需要注意的是，中
断服务程序最好保持精简短小，快进快出，一般在中断服务函数中只做标记事件的发生，
然后通知任务，让对应任务去执行相关处理，因为中断服务函数的优先级高于任何优先级
的任务，如果中断处理时间过长，将会导致整个系统的任务无法正常运行。所以在设计的
时候必须考虑中断的频率、中断的处理时间等重要因素，以便配合对应中断处理任务的工
作。
2. 任务：
任务看似没有什么限制程序执行的因素，似乎所有的操作都可以执行。但是做为一个
优先级明确的实时系统，如果一个任务中的程序出现了死循环操作（此处的死循环是指没
有阻塞机制的任务循环体），那么比这个任务优先级低的任务都将无法执行，当然也包括
了空闲任务，因为死循环的时候，任务不会主动让出 CPU，低优先级的任务是不可能得到
CPU 的使用权的，而高优先级的任务就可以抢占 CPU。这个情况在实时操作系统中是必须
注意的一点，所以在任务中不允许出现死循环。如果一个任务只有就绪态而无阻塞态，势
必会影响到其他低优先级任务的执行，所以在进行任务设计时，就应该保证任务在不活跃
的时候，任务可以进入阻塞态以交出 CPU 使用权，这就需要我们自己明确知道什么情况下
让任务进入阻塞态，保证低优先级任务可以正常运行。在实际设计中，一般会将紧急的处
理事件的任务优先级设置得高一些。

3. 空闲任务：
空闲任务（idle 任务）是 FreeRTOS 系统中没有其他工作进行时自动进入的系统任务。
因为处理器总是需要代码来执行——所以至少要有一个任务处于运行态。 FreeRTOS 为了保
证这一点，当调用 vTaskStartScheduler()时，调度器会自动创建一个空闲任务，空闲任务是
一个非常短小的循环。用户可以通过空闲任务钩子方式，在空闲任务上钩入自己的功能函
数。通常这个空闲任务钩子能够完成一些额外的特殊功能，例如系统运行状态的指示，系
统省电模式等。除了空闲任务钩子， FreeRTOS 系统还把空闲任务用于一些其他的功能，比
如当系统删除一个任务或一个动态任务运行结束时，在执行删除任务的时候，并不会释放
任务的内存空间，只会将任务添加到结束列表中，真正的系统资源回收工作在空闲任务完
成，空闲任务是唯一一个不允许出现阻塞情况的任务，因为 FreeRTOS 需要保证系统永远
都有一个可运行的任务。
对于空闲任务钩子上挂接的空闲钩子函数，它应该满足以下的条件：
 永远不会挂起空闲任务；
 不应该陷入死循环，需要留出部分时间用于系统处理系统资源回收。
4. 任务的执行时间：
任务的执行时间一般是指两个方面，一是任务从开始到结束的时间，二是任务的周期。
在系统设计的时候这两个时间候我们都需要考虑，例如，对于事件 A 对应的服务任务
Ta，系统要求的实时响应指标是 10ms，而 Ta 的最大运行时间是 1ms，那么 10ms 就是任务
Ta 的周期了， 1ms 则是任务的运行时间，简单来说任务 Ta 在 10ms 内完成对事件 A 的响应
即可。此时，系统中还存在着以 50ms 为周期的另一任务 Tb，它每次运行的最大时间长度
是 100us。在这种情况下，即使把任务 Tb 的优先级抬到比 Ta 更高的位置，对系统的实时
性指标也没什么影响，因为即使在 Ta 的运行过程中， Tb 抢占了 Ta 的资源，等到 Tb 执行
完毕，消耗的时间也只不过是 100us，还是在事件 A 规定的响应时间内(10ms)， Ta 能够安
全完成对事件 A 的响应。但是假如系统中还存在任务 Tc，其运行时间为 20ms，假如将 Tc
的优先级设置比 Ta 更高，那么在 Ta 运行的时候，突然间被 Tc 打断，等到 Tc 执行完毕，
那 Ta 已经错过对事件 A（10ms）的响应了，这是不允许的。所以在我们设计的时候，必
须考虑任务的时间，一般来说处理时间更短的任务优先级应设置更高一些。

三、CPU 利用率的基本概念
CPU 使用率其实就是系统运行的程序占用的 CPU 资源，表示机器在某段时间程序运行的情况，如果这段时间中，程序一直在占用 CPU 的使用权，那么可以人为 CPU 的利用率是 100%。 CPU 的利用率越高，说明机器在这个时间上运行了很多程序，反之较少。利用率的高低与 CPU 强弱有直接关系，就像一段一模一样的程序，如果使用运算速度很慢的CPU，它可能要运行 1000ms，而使用很运算速度很快的 CPU 可能只需要 10ms，那么在1000ms 这段时间中，前者的 CPU 利用率就是 100%，而后者的 CPU 利用率只有 1%，因为1000ms 内前者都在使用 CPU 做运算，而后者只使用 10ms 的时间做运算，剩下的时间CPU 可以做其他事情。
FreeRTOS 是多任务操作系统，对 CPU 都是分时使用的：比如 A 任务占用 10ms，然后 B 任务占用 30ms，然后空闲 60ms，再又是 A任务占 10ms， B 任务占 30ms，空闲 60ms;
如果在一段时间内都是如此，那么这段时间内的利用率为 40%，因为整个系统中只有 40%的时间是 CPU 处理数据的时间。

CPU 利用率的作用
一个系统设计的好坏，可以使用 CPU 使用率来衡量，一个好的系统必然是能完美响应
急需的处理，并且系统的资源不会过于浪费（性价比高）。举个例子，假设一个系统的
CPU 利用率经常在 90%~100%徘徊，那么系统就很少有空闲的时候，这时候突然有一些事
情急需 CPU 的处理，但是此时 CPU 都很可能被其他任务在占用了，那么这个紧急事件就
有可能无法被相应，即使能被相应，那么占用 CPU 的任务又处于等待状态，这种系统就是
不够完美的，因为资源处理得太过于紧迫；反过来，假如 CPU 的利用率在 1%以下，那么
我们就可以认为这种产品的资源过于浪费，搞一个那么好的 CPU 去干着没啥意义的活（大
部分时间处于空闲状态），使用，作为产品的设计，既不能让资源过于浪费，也不能让资
源过于紧迫，这种设计才是完美的，在需要的时候能及时处理完突发事件，而且资源也不
会过剩，性价比更高。

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