本帖最后由 luobeihai 于 2025-1-6 00:05 编辑
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1. FreeRTOS的任务状态
FreeRTOS中的任务状态，可以简单的分为运行态（running）和非运行态（not running）。
但是对于非运行态我们还可以继续细分：
阻塞状态（Blocked） 暂停（挂起）状态（Suspended） 就绪状态（Ready）
1.1 阻塞状态
在FreeRTOS创建的任务是***都可以执行的，他们一直在不停地执行着自己的任务，而没有去等待其他的任何事件。
但是在实际的产品开发中，我们是不会让一个任务一直在运行的，而是使用“事件驱动”的方法让它运行。就是说任务要等待某个事件发生后它才能运行，这个等待某个事件的过程中就是处于阻塞状态，处于阻塞状态的任务是不会消耗CPU资源的。
在阻塞状态中，任务可以等待两种类型的事件：
1.2 暂停（挂起）状态
FreeRTOS中的任务也可以进入暂停状态，唯一的方法是通过vTaskSuspend函数。函数原型如下：
- void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );
参数xTaskToSuspend表示要暂停的任务，如果为NULL，表示暂停自己。
任务进入暂停态后，想要退出暂停状态，那只能由别的任务来操作：
其他任务调用vTaskResume 中断程序调用xTaskResumeFromISR
其他任务或中断调用上面这两个函数，才能使得进入暂停态的任务退出暂停状态。
但是在实际开发中，暂停状态很少用。
1.3 就绪状态
就绪状态比较简单，就是这个任务既没有阻塞也没有，也没有挂起，那么这个任务就是处于就绪状态的。处于就绪状态的任务是随时都可以被运行的，只是当前还没有运行。
一般任务创建后，就是处于就绪状态的。
1.4 状态转换图
如下图，完整的展示了一个任务的各种状态转换。
2. FreeRTOS任务的创建和删除
FreeRTOS有两种方式创建任务，动态方法和静态方法，他们的区别就是动态创建任务所使用到的堆栈由系统自动分配，而静态创建任务所使用到的堆栈则要由程序员自己指定了。
2.1 任务创建动态方法
FreeRTOS动态方法创建任务的API是xTaskCreate，其函数原型如下：
- /* 动态方法创建任务的API */
- BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, // 任务函数
- const char * const pcName, // 任务名称
- const uint16_t usStackDepth, // 堆栈大小，实际大小为4 * usStackDepth
- void * const pvParameters, // 传递给任务函数的参数
- UBaseType_t uxPriority, // 任务优先级
- TaskHandle_t * const pxCreatedTask // 任务句柄（可以理解为就是该任务本身）
- );
参数介绍
xTaskCreate: 该参数就是指向用户任务函数的指针。任务函数也是一个C函数而已，只不过任务函数没有返回值，函数参数是一个void型指针，任务函数里面通常是一个死循环，里面执行着用户想要实现的任务功能。任务函数原型：void task_function( void *pvParameters ) pcName: 任务名称。这个参数不会被 FreeRTOS 使用，其只是单纯地用于辅助调试。应用程序可以通过定义常量 config_MAX_TASK_NAME_LEN 来定义任务名的最大长度——包括’\0’结束符。如果传入的字符串长度超过了这个最大值，字符串将会自动被截断。 usStackDepth: 我们创建的每个任务，他们都有唯一属于自己的任务堆栈空间。usStackDepth 值用于告诉内核为该任务分配多大的栈空间，单位是字节。实际分配的大小为：4 * usStackDepth 字节。 pvParameters: 传递给任务函数的参数。 uxPriority: 任务优先级，FreeRTOS中任务优先级的取值范围是： 0 ~ (configMAX_PRIORITIES – 1)，取值越大说明优先级越高。 其中，configMAX_PRIORITIES 这个宏是由用户定义的常量，FreeRTOS并没有规定优先级的上限，但是我们在使用的时候，最好定义一个自己实际需要的大小，这样可以避免浪费内存。 pxCreatedTask: 任务句柄。这个句柄将在 API 调用中对该创建出来的任务进行引用， 比如改变任务优先级， 或者删除任务。如果应用程序中不会用到这个任务的句柄，则 pxCreatedTask 可以被设为 NULL。
返回值 该API有两个返回值：
2.2 任务创建静态方法
静态方法创建任务，需要用户自己指定任务堆栈和任务控制块，静态方法创建任务会比动态方法更复杂一些。静态方法创建任务函数原型如下：
- /* 静态方法创建任务的API，创建成功函数返回该任务句柄 */
- TaskHandle_t xTaskCreateStatic( TaskFunction_t pxTaskCode, // 任务函数
- const char * const pcName, // 任务名称
- const uint32_t ulStackDepth, // 堆栈大小，由用户自己给出堆栈
- void * const pvParameters, // 传递给任务函数的参数
- UBaseType_t uxPriority, // 任务优先级
- StackType_t * const puxStackBuffer, // 任务堆栈
- StaticTask_t * const pxTaskBuffer // 任务控制块
- );
参数介绍（只介绍和动态方法不同的几个参数）
返回值
2.3 任务删除
当我们觉得某个任务已经不需要时，FreeRTOS提供vTaskDelete()函数来删除任务自身或者其他任务，任务一旦被删除之后，相当于不存在了，后续也不可能进入运行态。
如果删除的这个任务，是使用动态方法创建的，那么这个任务删除后，这个任务所用到的堆栈和任务控制块会被空闲任务自动回收。因此有一点很重要，那就是使用 vTaskDelete() 函数的任务千万不能把空闲任务的执行时间饿死，否则空闲任务得不到执行，那么被删除的任务内存也就回收不了了。
另外，该任务的内存只有由内核自动分配的，才会由空闲任务自动回收。而那些由用户自己申请的内存，比如pvPortMalloc()申请的内存，在任务删除后，需要用户自己去释放这部分内存，内核是不会自动帮我们回收的。
删除任务的函数原型如下：
- void vTaskDelete( xTaskHandle pxTaskToDelete );
其中参数pxTaskToDelete为要删除的某个任务句柄，另外任务可以传入NULL来删除自身。
2.4 任务创建和删除示例
我们来设计一个例子。
首先在main函数里创建优先级为1的任务1，当任务1运行的时候，以优先级2创建任务2。这时因为任务2的优先级最高，所以会马上得到执行。 任务2执行时，啥都不做，它只是把自己删除了（vTaskDelete传入NULL即可把自身删除）。 当任务2删除自身之后，任务1又成为了最高的优先级任务，任务1继续执行，这时需要调用vTaskDelay()函数来阻塞一小段时间，让空闲任务得以执行，从而回收被删除了的任务2的内存。 当任务1退出阻塞态后，再次成为就绪态中具有最高优先级的任务，因此会抢占空闲任务。任务1再次得以运行，如此往复下去。
代码清单如下：
- #include <stdio.h>
- #include "bsp_usart.h"
- #include "FreeRTOS.h"
- #include "task.h"
- TaskHandle_t StartTask_Handler; //task1任务句柄
- /* task2函数 */
- void task2(void *pvParameters)
- {
- for ( ; ; )
- {
- printf("task2 is running and about to delete itself\n");
- vTaskDelete( NULL ); // 任务2把自己删除了
- }
- }
- /* task1函数 */
- void task1(void *pvParameters)
- {
- for ( ; ; )
- {
- printf("task1 is running\n");
- xTaskCreate( task2, "task2", 1000, NULL, 2, NULL ); // 创建任务2
- vTaskDelay(1000); // 延时1s，让空闲任务得以运行，从而回收被删除的任务2的内存
- }
- }
- int main()
- {
- USART_Config(); // 串口初始化
- /* 创建任务1 */
- xTaskCreate((TaskFunction_t )task1, //任务函数
- (const char* )"task1", //任务名称
- (uint16_t )128, //任务堆栈大小
- (void* )NULL, //传递给任务函数的参数
- (UBaseType_t )1, //任务优先级
- (TaskHandle_t* )StartTask_Handler); //任务句柄
-
- vTaskStartScheduler(); //开启任务调度
- }
代码编译运行后，在串口助手上看到的运行结果如下：
和我们设计时分析的运行过程时一模一样的。为了更直观的了解这个例子的运行过程，可以看下面的任务运行的流程图：
3. FreeRTOS的任务优先级
当我们使用xTaskCreate() API函数创建一个任务的时候，会为任务赋予一个初始的优先级，当然这个优先级可以在调度器启动后，我们可以使用vTaskPrioritySet() API函数来进行优先级修改的。
- void vTaskPrioritySet( TaskHandle_t xTask, UBaseType_t uxNewPriority );
其中xTask参数是传递进某个任务的句柄，NULL则表示修改自己的优先级。uxNewPriority参数表示新设置的优先级，取值范围0~(configMAX_PRIORITIES – 1)。
使用uxTaskPriorityGet来获得任务的优先级：
- UBaseType_t uxTaskPriorityGet( const TaskHandle_t xTask );
xTask参数是某个任务句柄，NULL表示获取自己的优先级。返回值就是该任务的优先级。
优先级的取值范围是：0~(configMAX_PRIORITIES – 1)，数值越大优先级越高。其中configMAX_PRIORITIES这个宏的值可以在FreeRTOSConfig.h 中设定。FreeRTOS虽然没有规定这个宏的最大值，但是实际开发中，我们应该尽量选择一个合适的取值，因为这个值越大，那么内核对内存的开销就越大。
FreeRTOS的调度器总是会确保：
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