【嵌入式——FreeRTOS】任务

任务创建和删除

动态方式创建任务

任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由freeRTOS从freeRTOS管理的堆中分配。此函数创建任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行。
任务的优先级，值越大，优先级越高。

函数

xTaskCreate();
//返回值为pdPASS，任务创建成功。
//返回值为errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY，任务创建失败BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,  				//指向任务函数的指针const char * const pcName,  				//任务名字 最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN(20)const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,	//任务堆栈大小 字为单位void * const pvParameters,  				//传递给任务函数的参数UBaseType_t uxPriority, 					//任务优先级 范围 0 ~ configMAX_PRIORITIES(32)-1 TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) 		//任务句柄，任务的任务控制块

示例

static void udpserver_sendto_client (void* argument){}static TaskHandle_t	udpserver_tid;#define UDPSERVER_THREAD_NAME       "task name"
#define UDPSERVER_THREAD_STKSZ      (configMINIMAL_STACK_SIZE * 4)
#define UDPSERVER_THREAD_PRIO       (tskIDLE_PRIORITY + 3)BaseType_t ret = xTaskCreate(udpserver_sendto_client, UDPSERVER_THREAD_NAME, UDPSERVER_THREAD_STKSZ, 
NULL, UDPSERVER_THREAD_PRIO, &udpserver_tid);

实现动态创建任务流程

1. 将FreeRTOSConfig.h文件中的configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION宏配置为1；
2. 定义函数入口参数；
3. 编写任务函数。

动态创建任务内部实现

1. 申请堆栈内存和任务控制块内存；
2. TCB结构体成员赋值；（把前面申请的堆栈地址，赋值给控制块的堆栈成员）
3. 初始化控制块中的成员
4. 添加新任务到就绪列表。

静态方式创建任务

任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，需用户分配提供。

函数

xTaskCreateStatic();
//返回值为句柄或者其他值，任务创建成功。
//返回值为NULL，任务创建失败。TaskHandle_t xTaskCreateStatic( TaskFunction_t pxTaskCode,			//指向任务函数的指针const char * const pcName, 			//任务名字 最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN(20)const uint32_t ulStackDepth,		//任务堆栈大小 字为单位void * const pvParameters,			//传递给任务函数的参数UBaseType_t uxPriority,				//任务优先级 范围 0 ~ configMAX_PRIORITIES(32)-1 StackType_t * const puxStackBuffer,	//任务堆栈，一般为数组由用户分配StaticTask_t * const pxTaskBuffer ) //任务控制块指针，由用户分配PRIVILEGED_FUNCTION;

示例

#define STACK_SIZE 200//空闲任务配置
StaticTask_t idle_task_tcb;
StackType_t idle_task_stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];//软件定时器任务配置
StaticTask_t time_task_tcb;
StackType_t time_task_stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];StaticTask_t xTaskBuffer;
StackType_t xStack[ STACK_SIZE ];//空闲任务内存分配
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,uint32_t * pulIdleTaskStackSize )
{*ppxIdleTaskTCBBuffer = &idle_task_tcb;*ppxIdleTaskStackBuffer = idle_task_stack;*pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;}//软件定时器内存分配
void vApplicationGetTimerTaskMemory( StaticTask_t ** ppxTimerTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxTimerTaskStackBuffer,uint32_t * pulTimerTaskStackSize )
{*ppxTimerTaskTCBBuffer = &time_task_tcb;*ppxTimerTaskStackBuffer = time_task_stack;pulTimerTaskStackSize = configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;}void vTaskCode( void * pvParameters ){}TaskHandle_t xHandle = xTaskCreateStatic(vTaskCode,       // Function that implements the task."NAME",          // Text name for the task.STACK_SIZE,      // Stack size in words, not bytes.( void * ) 1,    // Parameter passed into the task.tskIDLE_PRIORITY,// Priority at which the task is created.xStack,          // Array to use as the task's stack.&xTaskBuffer );  // Variable to hold the task's data structure.

静态创建任务使用流程

1. 将FreeRTOSConfig.h文件中的configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION宏配置为1；

2. 定义空闲任务和定时器任务的任务堆栈即TCB；

3. 实现两个接口函数

   1. vApplicationGetIdleTaskMemory()
   2. vApplicationGetTimerTaskMemory()；可选的

4. 定义函数入口参数；

5. 编写任务函数；

静态创建任务内部实现

1. TCB结构体成员赋值；
2. 添加新任务到就绪列表；

删除任务

用于删除已经被创建的任务。被删除的任务将从就绪态任务列表，阻塞态任务列表，挂起态任务列表和事件列表中移除。

函数

vTaskDelete();void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete )
//xTaskToDelete 待删除的任务句柄

注意

1. 当传入的参数为NULL，则代表删除任务自身(当前正在运行的任务)。
2. 空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存，但是由用户在任务删除前申请的内存，则需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄漏。

删除任务流程

1. 将INCLUDE_vTaskDelete宏配置为1；
2. 入口参数输入需要删除的任务句柄(NULL代表自身)；

删除任务内部实现过程

1. 获取所要删除任务的控制块；

2. 将被删除的任务移除所在列表；

3. 判断所需删除的任务

   1. 删除任务自身，需先添加到等待删除列表，内存释放将在空闲任务进行。
   2. 删除其他任务，释放内存，任务数量–

4. 更新下个任务的阻塞时间；

任务切换

调度器

实现任务间的切换。本质就是CPU寄存器的切换

//启动任务，开启调度
vTaskStartScheduler();

当由任务A切换到任务B时，主要分为两步

第一步：需暂停任务A的执行，并将此时任务A的寄存器保存到任务堆栈，这个过程叫做保存现场。
第二步：将任务B的各个寄存器值(被存于任务堆栈中)恢复到CPU寄存器中，这个过程叫做恢复现场。对任务A保存现场，对任务B恢复现场，这个过程被称为上下文切换。

任务切换流程

1. 触发PendSV中断
2. 当前的psp是正在运行的任务的栈指针，读取当前psp进程指针，存入r0
3. 压栈(保存现场)
4. 获取当前最高优先级任务的任务控制块
5. 出栈(恢复现场)
6. 更新切换后的任务的栈指针给psp
7. bx r14指向新任务函数

PendSV中断如何触发

1. 滴答定时器中断调用。
2. 执行FreeRTOS提供的相关API函数，portYIELD();

任务挂起

挂起任务

函数

此函数用于挂起任务，使用时将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend配置为1。
无论优先级如何，被挂起的任务都将不再被执行，直到任务被恢复。
当传入参数为NULL，则代表挂起任务自身(当前正在运行的任务)。

void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//xTaskToSuspend  待挂起任务的句柄

任务恢复

恢复被挂起的任务

函数

此函数用于恢复任务，使用时将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend配置为1。
任务无论被挂起多少次，只需在任务中调用vTaskResume()恢复一次，就可以继续运行，且被恢复的任务会进入就绪状态。
在中断中恢复被挂起的任务。带有“FromISR”后缀是在终端函数中专用的API函数

void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//xTaskToResume 待恢复任务的任务句柄

此函数用于恢复任务，使用时将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend配置为1，宏INCLUDE_xTaskResumeFromISR配置为1。
被恢复的任务的优先级大于当前执行的任务的优先级，就会返回pdTRUE需要手动执行任务切换(portYIELD_FROM_ISR()函数)。
中断服务程序中要调用freeRTOS的API函数则中断优先级不能高于freeRTOS所管理的最高优先级(5~15)。

BaseType_t xTaskResumeFromISR( TaskHandle_t xTaskToResume ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//xTaskToResume 待恢复任务的任务句柄
//返回值 pdTRUE 任务恢复后需要进行任务切换  pdFALSE任务恢复后不需要进行任务切换

相关API函数

函数	描述
uxTaskPriorityGet()	获取任务优先级
vTaskPrioritySet()	设置任务优先级
uxTaskGetNumberOfTasks()	获取系统中任务的数量
uxTaskGetSystemState()	获取所有任务状态信息
vTaskGetInfo()	获取指定单个任务信息
xTaskGetCurrentTaskHandle()	获取当前任务的任何句柄
xTaskGetHandle()	根据任务名获取该任务的任何句柄
uxTaskGetStackHighWaterMark()	获取任务的任务栈历史剩余最小值
eTaskGetState()	获取任务状态
vTaskList()	以表格形式获取所有任务的信息
vTaskGetRunTimeStats()	获取任务的运行时间

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