RTOS任务堆栈分配的一些细节问题

只看该作者 · 2024-7-9 11:39

RTOS任务堆栈分配多少才合适？它与代码量大小有关系吗？经常都会收到类似的问题。

其实，RTOS堆栈并不是代码量越大，就分配更多堆栈空间，主要取决于你任务中包含的“临时变量”。

RTOS任务堆栈分配

市面上很多RTOS的任务都是需要提前分配堆栈大小，也就是在创建任务的时候分配好堆栈的大小。

比如uCOS创建一个检测（Check）任务：
// 任务优先级
#define TASK_CHECK_PRIO                      6

// 任务堆栈大小
#define TASK_CHECK_STK_SIZE                   128

// 堆栈
OS_STK TaskCheckStk[TASK_CHECK_STK_SIZE];

// 创建任务 - 信号检测
OSTaskCreateExt((void (*)(void *)) AppTaskCheck,
            (void          *) 0,
            (OS_STK       *)&TaskCheckStk[TASK_CHECK_STK_SIZE-1],
            (INT8U          ) TASK_CHECK_PRIO,
            (INT16U       ) TASK_CHECK_PRIO,
            (OS_STK       *)&TaskCheckStk[0],
            (INT32U       ) TASK_CHECK_STK_SIZE,
            (void          *) 0,
            (INT16U       )(OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR));

// 任务应用实现
void AppTaskCheck(void *p_arg)
{
  // 代码···

  (void)p_arg;

  for(;;)
  {
// 代码···
  }
}

FreeRRTOS创建一个任务类似，也是在创建时分配堆栈大小：

#define TASK_CHECK_PRIO                      6
#define TASK_CHECK_STK_SIZE                   128

BaseType_t xReturn;

xReturn = xTaskCreate(AppTaskCheck, "AppTaskCheck", TASK_CHECK_STK_SIZE, NULL, TASK_CHECK_PRIO, NULL);

除了堆栈，其实还有像消息队列、消息邮箱等也是需要提前分配堆栈。

比如FreeRTOS创建CLI消息队列：

#define CLI_QUEUE_NUM          256                   //CLI接收队列数
#define CLI_PACKAGE_LEN          2                      //CLI数据包长度

QueueHandle_t xCLIRcvQueue = NULL;

/* 创建队列 */
if(xCLIRcvQueue == NULL)
{
  xCLIRcvQueue = xQueueCreate(CLI_QUEUE_NUM, CLI_PACKAGE_LEN);
}

这就是创建任务（或队列）的分配堆栈，至于具体分配多少，与你实际情况有关，下面章节我会描述。

任务代码量

一个任务的代码量，就是你任务中调用的那些代码。

比如上面例子中的代码：

// 任务应用实现
void AppTaskCheck(void *p_arg)
{
  // 代码···

  (void)p_arg;

  for(;;)
  {
// 代码···
  }
}

这里可能写了几千行代码，或者调用了上百个函数，每个函数里面都有不少代码。

这样下来，这一个任务的代码量就很大了。

任务代码量和堆栈大小有关系吗？

很多人就存在一个疑惑：任务挂起，要在堆栈中临时保存任务，如果这个任务的代码量很大，是不需要很大堆栈空间才行？

答案：不一定需要很大堆栈空间，任务代码量和堆栈也没有直接关系。

可能很多初学者存在这么一个误区：保存一个任务，就是把这个任务所有代码都保存起来（在堆栈中）。

堆栈主要保存是这个任务自身的变量（控制块），还有临时变量等这些关键变量信息，而并非要保存所有代码。

堆栈分配多大才合适？

任务堆栈大小，主要取决于你任务中【临时变量】的多少。

注意：临时变量包含你代码中所有嵌套函数中的临时变量。

对于RAM资源相对较大的处理器，你可以尽量分配多一点堆栈资源。

但是，很多时候，我们的RAM资源都是相对比较紧张的。这个时候，就需要你综合平衡。

比如静态局部变量：
void AppTaskCheck(void *p_arg)
{
  static uint8_t aaa;  //静态局部变量

  (void)p_arg;

  for(;;)
  {
// 代码···
  }
}

这里的aaa变量就不会占用该任务的堆栈空间，但是它会占用全局变量（RAM）空间。

用静态局部变量，还是临时变量，要牵涉到你项目具体情况，比如：RAM资源、代码运行效率等。（临时变量还会有一个数据拷贝过程）

所以，该如何分配堆栈，该用静态还是临时变量，需要综合考虑你项目的情况而定。