一、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;

二、CPU利用率统计

在调试的时候很有必要得到当前系统的 CPU 利用率相关信息，但是在产品发布的时候，就可以把 CPU 利用率统计这个功能去掉，因为使用任何功能的时候，都是需要消耗系统资源的，FreeRTOS 是使用一个外部的变量进行统计时间的，并且消耗一个高精度的定时器，其用于定时的精度是系统时钟节拍的 10-20 倍，比如当前系统时钟节拍是 1000HZ，那么定时器的计数节拍就要是 10000-20000HZ。而且 FreeRTOS 进行 CPU 利用率统计的时候，也有一定缺陷，因为它没有对进行 CPU 利用率统计时间的变量做溢出保护，我们使用的是 32 位变量来系统运行的时间计数值，而按 20000HZ 的中断频率计算，每进入一中断就是 50us，变量加一，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6 分钟，运行时间超过了 59.6 分钟后统计的结果将不准确，除此之外整个系统一直响应定时器 50us 一次的中断会比较影响系统的性能。

三、配置选项

在 FreeRTOSConfig.h 配置与系统运行时间和任务状态收集有关的配置选项，并且实现
portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() 与 portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() 这两个宏定义

/********************************************************************
FreeRTOS 与运行时间和任务状态收集有关的配置选项
**********************************************************************/
//启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1
//启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1
/* 与宏 configUSE_TRACE_FACILITY 同时为 1 时会编译下面 3 个函数
* prvWriteNameToBuffer()
* vTaskList(),
* vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1extern volatile uint32_t CPU_RunTime; #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (CPU_RunTime = 0ul)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() CPU_RunTime

然后需要实现一个中断频率为 20000HZ 定时器，用于系统运行时间统计，其实很简单，只需将 CPU_RunTime 变量自加即可，这个变量是用于记录系统运行时间的，中断服务函数见下

/* 用于统计运行时间 */
volatile uint32_t CPU_RunTime = 0UL;void BASIC_TIM_IRQHandler (void)
{if(TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET ) {CPU_RunTime++; TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update);}
}

然后我们就可以在任务中调用 vTaskGetRunTimeStats() 和 vTaskList() 函数获得任务的相关信息与 CPU 使用率的相关信息，然后打印出来即可

memset(CPU_RunInfo,0,400); //信息缓冲区清零vTaskList((char *)&CPU_RunInfo); //获取任务运行时间信息 printf("---------------------------------------------\r\n");
printf("任务名 任务状态 优先级 剩余栈 任务序号\r\n");
printf("%s", CPU_RunInfo);
printf("---------------------------------------------\r\n");memset(CPU_RunInfo,0,400); //信息缓冲区清零vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo); printf("任务名 运行计数 使用率\r\n");
printf("%s", CPU_RunInfo);
printf("---------------------------------------------\r\n\n");

四、示例

/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_TiMbase.h"
#include "string.h"/**************************** 任务句柄 ********************************/
/* * 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么* 这个句柄可以为NULL。*//* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;
/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t LED1_Task_Handle = NULL;
static TaskHandle_t LED2_Task_Handle = NULL;
static TaskHandle_t CPU_Task_Handle = NULL;/*
*************************************************************************
*                             函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */static void LED1_Task(void* pvParameters);/* LED1_Task任务实现 */
static void LED2_Task(void* pvParameters);/* LED2_Task任务实现 */
static void CPU_Task(void* pvParameters);/* CPU_Task任务实现 */
static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//****************************************************************** @brief  主函数* @param  无* @retval 无* @note   第一步：开发板硬件初始化 第二步：创建APP应用任务第三步：启动FreeRTOS，开始多任务调度****************************************************************/
int main(void)
{   BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS *//* 开发板硬件初始化 */BSP_Init();/* 创建AppTaskCreate任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate,  /* 任务入口函数 */(const char*    )"AppTaskCreate",/* 任务名字 */(uint16_t       )512,  /* 任务栈大小 */(void*          )NULL,/* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t    )1, /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t*  )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针 */ /* 启动任务调度 */           if(pdPASS == xReturn){vTaskStartScheduler();   /* 启动任务，开启调度 */}else{return -1;  }while(1);   /* 正常不会执行到这里 */
}/************************************************************************ @ 函数名  ： AppTaskCreate* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面* @ 参数    ： 无  * @ 返回值  ： 无**********************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED1_Task, /* 任务入口函数 */(const char*    )"LED1_Task",/* 任务名字 */(uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */(void*          )NULL,  /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t    )2,       /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t*  )&LED1_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn){printf("创建LED1_Task任务成功!\r\n");}/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED2_Task, /* 任务入口函数 */(const char*    )"LED2_Task",/* 任务名字 */(uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */(void*          )NULL,  /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t    )3,       /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t*  )&LED2_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn){printf("创建LED2_Task任务成功!\r\n");}/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )CPU_Task, /* 任务入口函数 */(const char*    )"CPU_Task",/* 任务名字 */(uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */(void*          )NULL,    /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t    )4,       /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t*  )&CPU_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn){printf("创建CPU_Task任务成功!\r\n");}vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}/*********************************************************************** @ 函数名  ： LED_Task* @ 功能说明： LED_Task任务主体* @ 参数    ：   * @ 返回值  ： 无********************************************************************/
static void LED1_Task(void* parameter)
{   while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500);   /* 延时500个tick */printf("LED1_Task Running,LED1_ON\r\n");LED1_OFF;     vTaskDelay(500);   /* 延时500个tick */                printf("LED1_Task Running,LED1_OFF\r\n");}
}static void LED2_Task(void* parameter)
{   while (1){LED2_ON;vTaskDelay(300);   /* 延时500个tick */printf("LED2_Task Running,LED2_ON\r\n");LED2_OFF;     vTaskDelay(300);   /* 延时500个tick */                printf("LED2_Task Running,LED2_OFF\r\n");}
}static void CPU_Task(void* parameter)
{   uint8_t CPU_RunInfo[400];       //保存任务运行时间信息while (1){memset(CPU_RunInfo,0,400);                //信息缓冲区清零vTaskList((char *)&CPU_RunInfo);  //获取任务运行时间信息printf("---------------------------------------------\r\n");printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\r\n");printf("%s", CPU_RunInfo);printf("---------------------------------------------\r\n");memset(CPU_RunInfo,0,400);              //信息缓冲区清零vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo);printf("任务名       运行计数         利用率\r\n");printf("%s", CPU_RunInfo);printf("---------------------------------------------\r\n\n");vTaskDelay(1000);   /* 延时500个tick */     }
}/************************************************************************ @ 函数名  ： BSP_Init* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面* @ 参数    ：   * @ 返回值  ： 无*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{/** STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。*/NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );/* LED 初始化 */LED_GPIO_Config();/* 串口初始化  */USART_Config();/* 基本定时器初始化    */BASIC_TIM_Init();
}

• 由 Leung 写于 2021 年 1 月 5 日

• 参考：野火FreeRTOS视频与PDF教程

FreeRTOS学习笔记（11）——CPU使用率统计相关推荐

freeRtos学习笔记 (9) 移植和CPU利用率统计
freeRtos学习笔记 (9) 移植和CPU利用率统计使用官方固件移植首先准备一个能跑的裸机工程注意,freertos需要使用systick定时器,而stm32HAL库默认使用systick作 ...
FreeRtos学习笔记（11）查找就绪任务中优先级最高任务原理刨析
FreeRtos学习笔记(11)查找就绪任务中优先级最高任务原理刨析怎么查找就绪任务中优先级最高的? tasks.c中声明了一个全局变量 uxTopReadyPriority,任务从其他状态进入就绪 ...
1、野火freertos学习笔记
野火freertos学习笔记 1.任务 1.1 栈 1.2 任务的切换 taskYIELD(); 1.3 临界段 2.空闲任务 3.任务优先级 4.任务延时的表现 5.时间片 5.1抢占式.协做式 6 ...
FreeRTOS学习笔记
FreeRTOS学习笔记 (这是我自己学习FreeRTOS整理的笔记,仅供参考) 第一部分:实现FreeRTOS内核变量名: 定义变量时往往会把变量的类型当作前缀加在变量上变量类型前缀 char ...
FreeRTOS学习笔记20200526
FreeRTOS学习笔记-Day1-20200526 nFlag = TRUE; 先立个Flag,是时候点亮嵌入式实时操作系统这个技能了.座右铭:坚持.认真.沉静.笃行. FreeRTOS优势总结F ...
freeRtos学习笔记（6）软件定时器
freeRtos学习笔记 freeRtos软件定时器软件定时器需要注意事项软件定时器的精度基于时钟节拍,例如系统时钟节拍为10ms, 软件定时器定时时间必须是10ms的整数倍,因此软件定时器一般用 ...
Hadoop学习笔记—11.MapReduce中的排序和分组
Hadoop学习笔记-11.MapReduce中的排序和分组一.写在之前的 1.1 回顾Map阶段四大步骤首先,我们回顾一下在MapReduce中,排序和分组在哪里被执行: 从上图中可以清楚地看出 ...
点云学习笔记11——VoxelNet算法+代码运行
点云学习笔记11--VoxelNet算法+代码运行一.算法分析摘要介绍相关工作 1.2. 贡献 2.VoxelNet 2.1.特征学习网络 2.1.1 特征学习网络二.代码复现 2.1.环境 ...
SpringMVC:学习笔记(11)——依赖注入与@Autowired
SpringMVC:学习笔记(11)--依赖注入与@Autowired 使用@Autowired 从Spring2.5开始,它引入了一种全新的依赖注入方式,即通过@Autowired注解.这个注解允许 ...
freeRtos学习笔记 (8) 任务通知
freeRtos学习笔记 freeRtos任务通知任务通知的优缺点 freeRtos任务控制块中包含两个32位的变量,用于任务通知,在一些情况下,任务通知可以替代信号量和事件组,并且比信号量和事件组 ...

FreeRTOS学习笔记（11）——CPU使用率统计

一、基本概念

二、CPU利用率统计

三、配置选项

四、示例

FreeRTOS学习笔记（11）——CPU使用率统计相关推荐

最新文章

热门文章