如何测量FreeRTOS 中每个任务的 CPU 使用率？

只看该作者 · 2025-4-28 11:00

在 STM32CubeIDE GUI 中启用了所有运行时和任务统计，

并进行了相关定义GENERATE_RUN_TIME_STATS、USE_TRACE_FACILITY 和 USE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS。

当我调用 vTaskGetRunTimeStats（）时，未返回任何内容。

vTaskGetRunTimeStats（）中的函数 uxTaskGetSystemState（）返回任务每次使用 0 个时钟周期。

是否需要设置计时器或重新定义某些功能才能正常工作？

1万 · 2025-5-10 20:11

要启用FreeRTOS的运行时间统计功能，需要在FreeRTOSConfig.h文件中定义以下宏：

#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1 // 启用运行时间统计功能
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1 // 启用可视化追踪调试功能
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1 // 启用格式化函数功能

1万 · 2025-5-10 20:46

extern volatile uint32_t CPU_RunTime;

#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (CPU_RunTime = 0UL)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() CPU_RunTime

上边的两个宏来计算CPU运行时间

1万 · 2025-5-10 21:19

为了统计CPU的运行时间，需要使用一个高精度的定时器

只看该作者 · 2025-5-10 21:52

我们需要创建一个专门的任务来获取和计算各个任务的CPU使用率

只看该作者 · 2025-5-10 22:29

可以使用[size=0.875]vTaskList和[size=0.875]vTaskGetRunTimeStats函数来获取任务的运行状态和CPU使用情况。

只看该作者 · 2025-5-10 23:11

void Cpu_task(void const *argument) {
uint8_t CPU_RunInfo[512];
while (1) {
      memset(CPU_RunInfo, 0, sizeof(CPU_RunInfo));
      vTaskList((char *)&CPU_RunInfo);
      printf("---------------------------------------------\r
");
      printf("任务名    任务状态    优先级    剩余栈    任务序号\r
");
      printf("%s", CPU_RunInfo);
      printf("---------------------------------------------\r
");

      memset(CPU_RunInfo, 0, sizeof(CPU_RunInfo));
      vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo);
      printf("任务名       运行计数    使用率\r
");
      printf("%s", CPU_RunInfo);
      printf("---------------------------------------------\r

");

      osDelay(200); // 延时500个tick
}
}

只看该作者 · 2025-5-11 07:11

由于使用的是32位变量来记录系统运行的时间计数值，按20000Hz的中断频率计算，最大支持计数时间为59.6分钟。超过这个时间后，统计结果将不准确

只看该作者 · 2025-5-11 07:43

持续响应定时器的中断可能会对系统性能产生一定影响，特别是在资源有限的嵌入式系统中

只看该作者 · 2025-5-11 08:22

FreeRTOS内核没有对总的计数时间做溢出保护，如果需要长时间运行，可能需要考虑其他方法来避免溢出问题。

1万 · 2025-5-11 08:58

它容易影响产品的性能，在正式产品中，建议关闭这一功能。

只看该作者 · 2025-5-13 14:16

若定时器中断未正确配置或未触发，计时器计数值无法更新，导致统计结果为0

只看该作者 · 2025-5-13 14:21

在FreeRTOS中测量每个任务的CPU使用率时，若调用vTaskGetRunTimeStats()未返回有效数据，且uxTaskGetSystemState()显示任务使用0个时钟周期，需重点检查计时器配置和宏定义实现

只看该作者 · 2025-5-13 15:49

若定时器中断未正确配置或未触发，计时器计数值无法更新，导致统计结果为0

只看该作者 · 2025-5-13 16:10

在用户代码中定义并初始化一个高精度定时器（如TIM6），中断周期建议至少为100μs。

只看该作者 · 2025-5-13 17:00

检查中断优先级，确保定时器中断优先级高于FreeRTOS内核中断，避免中断被屏蔽。

只看该作者 · 2025-5-13 18:22

在定时器中断服务函数中设置断点，确认中断正常触发。调试时观察g_osRuntimeCounter是否随时间递增。

只看该作者 · 2025-5-13 19:54

通过串口输出统计信息，或使用STM32CubeIDE的调试器查看变量值。并且建议启用统计功能会轻微增加系统负载，建议在调试阶段使用，生产环境可关闭。

只看该作者 · 2025-5-13 20:00

运行任务后调用vTaskGetRunTimeStats()，检查输出结果是否包含任务名称、运行时间及CPU使用率

只看该作者 · 2025-5-13 21:01

芯片出厂时存储的校准值（TS_CAL1、TS_CAL2）是基于特定条件（如3V参考电压、14位ADC）下测得，若实际使用条件（如3.3V参考电压、12位ADC）与之不符，需对校准值进行转换

如何测量FreeRTOS 中每个任务的 CPU 使用率？

涓涓之细流