本帖最后由 WT_0213 于 2023-11-30 17:16 编辑
FreeRTOS任务控制API函数主要实现任务延时、任务挂起、解除任务挂起、任务优先级获取和设置等功能。
1.任务创建
1.1函数描述
BaseType_t xTaskCreate(
TaskFunction_t pvTaskCode,
const char * const pcName,
unsigned short usStackDepth,
void *pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
TaskHandle_t * pvCreatedTask
);
创建新的任务并加入任务就绪列表。
如果使用FreeRTOS-MPU（在官方下载包中，为Cortex-M3内核写了两个移植方案，一个是普通的FreeRTOS移植层，还有一个是FreeRTOS-MPU移植层。后者包含完整的内存保护），那么推荐使用函数xTaskCreateRestricted()来代替xTaskCreate()。在使用FreeRTOS-MPU的情况下，使用xTaskCreate()函数可以创建运行在特权模式或用户模式（见下面对函数参数uxPriority的描述）的任务。当运行在特权模式下，任务可以访问整个内存映射；当处于用户模式下，任务仅能访问自己的堆栈。无论在何种模式下，MPU都不会自动捕获堆栈溢出，因此标准的FreeRTOS堆栈溢出检测机制仍然会被用到。xTaskCreateRestricted()函数具有更大的灵活性。
1.2参数描述
pvTaskCode：指针，指向任务函数的入口。任务永远不会返回（位于死循环内）。该参数类型TaskFunction_t定义在文件projdefs.h中，定义为：typedefvoid (TaskFunction_t)( void )。
pcName：任务描述。主要用于调试。字符串的最大长度由宏configMAX_TASK_NAME_LEN指定，该宏位于FreeRTOSConfig.h文件中。
usStackDepth：指定任务堆栈大小，能够支持的堆栈变量数量，而不是字节数。比如，在16位宽度的堆栈下，usStackDepth定义为100，则实际使用200字节堆栈存储空间。堆栈的宽度乘以深度必须不超过size_t类型所能表示的最大值。比如，size_t为16位，则可以表示的最大值是65535。
pvParameters：指针，当任务创建时，作为一个参数传递给任务。
uxPriority：任务的优先级。具有MPU支持的系统，可以通过置位优先级参数的portPRIVILEGE_BIT位，随意的在特权（系统）模式下创建任务。比如，创建一个优先级为2的特权任务，参数uxPriority可以设置为( 2 | portPRIVILEGE_BIT )。
pvCreatedTask：用于回传一个句柄（ID），创建任务后可以使用这个句柄引用任务。
1.3返回值
如果任务成功创建并加入就绪列表函数返回pdPASS，否则函数返回错误码。
1.4用法举例
/* 创建任务. */
void vTaskCode( void * pvParameters )
{
for( ;; )
{
/* 任务代码放在这里 */
}
}
/* 创建任务函数 */
void vOtherFunction( void )
{
static unsigned char ucParameterToPass;
xTaskHandle xHandle;
/* 创建任务，存储句柄。注：传递的参数ucParameterToPass必须和任务具有相同的生存周期，
因此这里定义为静态变量。如果它只是一个自动变量，可能不会有太长的生存周期，因为
中断和高优先级任务可能会用到它。 */
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME", STACK_SIZE,&ucParameterToPass, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
/* 使用句柄删除任务. */
if( xHandle !=NULL )
{
vTaskDelete( xHandle );
}
}
2.任务删除
2.1 任务描述
voidvTaskDelete( TaskHandle_t xTask );
从RTOS内核管理器中删除一个任务。任务删除后将会从就绪、阻塞、暂停和事件列表中移除。在文件FreeRTOSConfig.h中，必须定义宏INCLUDE_vTaskDelete 为1，本函数才有效。
注：被删除的任务，其在任务创建时由内核分配的存储空间，会由空闲任务释放。如果有应用程序调用xTaskDelete()，必须保证空闲任务获取一定的微控制器处理时间。任务代码自己分配的内存是不会自动释放的，因此删除任务前，应该将这些内存释放。
2.2参数描述
xTask：被删除任务的句柄。为NULL表示删除当前任务。
3.相对延时
3.1函数描述
void vTaskDelay( portTickTypexTicksToDelay )
调用vTaskDelay()函数后，任务会进入阻塞状态，持续时间由vTaskDelay()函数的参数xTicksToDelay指定，单位是系统节拍时钟周期。常量portTICK_RATE_MS 用来辅助计算真实时间，此值是系统节拍时钟中断的周期，单位是毫秒。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelay 必须设置成1，此函数才能有效。
vTaskDelay()指定的延时时间是从调用vTaskDelay()后开始计算的相对时间。比如vTaskDelay(100)，那么从调用vTaskDelay()后，任务进入阻塞状态，经过100个系统时钟节拍周期，任务解除阻塞。因此，vTaskDelay()并不适用与周期性执行任务的场合。此外，其它任务和中断活动，会影响到vTaskDelay()的调用（比如调用前高优先级任务抢占了当前任务），因此会影响任务下一次执行的时间。API函数vTaskDelayUntil()可用于固定频率的延时，它用来延时一个绝对时间。
3.2参数描述
xTicksToDelay：延时时间总数，单位是系统时钟节拍周期。
3.3用法举例
voidvTaskFunction( void * pvParameters )
{
/* 阻塞500ms. */
constportTickType xDelay = 500 / portTICK_RATE_MS;
for( ;; )
{
/* 每隔500ms触发一次LED， 触发后进入阻塞状态 */
vToggleLED();
vTaskDelay( xDelay );
}
}
4.绝对延时
4.1函数描述
void vTaskDelayUntil( TickType_t *pxPreviousWakeTime, const TickType_txTimeIncrement );
任务延时一个指定的时间。周期性任务可以使用此函数，以确保一个恒定的频率执行。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelayUntil 必须设置成1，此函数才有效。
这个函数不同于vTaskDelay()函数的一个重要之处在于：vTaskDelay()指定的延时时间是从调用vTaskDelay()之后（执行完该函数）开始算起的，但是vTaskDelayUntil()指定的延时时间是一个绝对时间。
调用vTaskDelay()函数后，任务会进入阻塞状态，持续时间由vTaskDelay()函数的参数指定，单位是系统节拍时钟周期。因此vTaskDelay()并不适用于周期性执行任务的场合。因为调用vTaskDelay()到任务解除阻塞的时间不总是固定的并且该任务下一次调用vTaskDelay()函数的时间也不总是固定的（两次执行同一任务的时间间隔本身就不固定，中断或高优先级任务抢占也可能会改变每一次执行时间）。
vTaskDelay()指定一个从调用vTaskDelay()函数后开始计时，到任务解除阻塞为止的相对时间，而vTaskDelayUntil()指定一个绝对时间，每当时间到达，则解除任务阻塞。
应当指出的是，如果指定的唤醒时间已经达到，vTaskDelayUntil()立刻返回（不会有阻塞）。因此，使用vTaskDelayUntil()周期性执行的任务，无论任何原因（比如，任务临时进入挂起状态）停止了周期性执行，使得任务少运行了一个或多个执行周期，那么需要重新计算所需要的唤醒时间。这可以通过传递给函数的指针参数pxPreviousWake指向的值与当前系统时钟计数值比较来检测，在大多数情况下，这并不是必须的。
常量portTICK_RATE_MS 用来辅助计算真实时间，此值是系统节拍时钟中断的周期，单位是毫秒。
当调用vTaskSuspendAll()函数挂起RTOS调度器时，不可以使用此函数。
4.2参数描述
pxPreviousWakeTime：指针，指向一个变量，该变量保存任务最后一次解除阻塞的时间。第一次使用前，该变量必须初始化为当前时间。之后这个变量会在vTaskDelayUntil()函数内自动更新。
xTimeIncrement：周期循环时间。当时间等于(*pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)时，任务解除阻塞。如果不改变参数xTimeIncrement的值，调用该函数的任务会按照固定频率执行。
4.3用法举例
//每10次系统节拍执行一次
void vTaskFunction( void * pvParameters )
{
static portTickType xLastWakeTime;
const portTickType xFrequency = 10;
// 使用当前时间初始化变量xLastWakeTime
xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
for( ;; )
{
//等待下一个周期
vTaskDelayUntil( &xLastWakeTime,xFrequency );
// 需要周期性执行代码放在这里
}
}
5.获取任务优先级
5.1函数描述
UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t xTask );
获取指定任务的优先级。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPriorityGet必须设置成1，此函数才有效。
5.2参数描述
xTask：任务句柄。NULL表示获取当前任务的优先级。
5.3返回值
返回指定任务的优先级。
5.4用法举例
voidvAFunction( void )
{
xTaskHandlexHandle;
// 创建任务，保存任务句柄
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
// ...
// 使用句柄获取创建的任务的优先级
if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) !=tskIDLE_PRIORITY )
{
// 任务可以改变自己的优先级
}
// ...
// 当前任务优先级比创建的任务优先级高？
if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) <uxTaskPriorityGet( NULL ) )
{
// 当前优先级较高
}
}
6.设置任务优先级
6.1函数描述
void vTaskPrioritySet( TaskHandle_txTask, UBaseType_tuxNewPriority );
设置指定任务的优先级。如果设置的优先级高于当前运行的任务，在函数返回前会进行一次上下文切换。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPrioritySet 必须设置成1，此函数才有效。
6.2参数描述
xTask：要设置优先级任务的句柄，为NULL表示设置当前运行的任务。
uxNewPriority：要设置的新优先级。
6.3用法举例
voidvAFunction( void )
{
xTaskHandlexHandle;
// 创建任务，保存任务句柄。
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
// ...
// 使用句柄来提高创建任务的优先级
vTaskPrioritySet( xHandle,tskIDLE_PRIORITY + 1 );
// ...
// 使用NULL参数来提高当前任务的优先级，设置成和创建的任务相同。
vTaskPrioritySet( NULL, tskIDLE_PRIORITY +1 );
}
7.任务挂起
7.1函数描述
void vTaskSuspend( TaskHandle_txTaskToSuspend );
挂起指定任务。被挂起的任务绝不会得到处理器时间，不管该任务具有什么优先级。
调用vTaskSuspend函数是不会累计的：即使多次调用vTaskSuspend ()函数将一个任务挂起，也只需调用一次vTaskResume ()函数就能使挂起的任务解除挂起状态。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必须设置成1，此函数才有效。
7.2参数描述
xTaskToSuspend：要挂起的任务句柄。为NULL表示挂起当前任务。
7.3用法举例
voidvAFunction( void )
{
xTaskHandlexHandle;
// 创建任务，保存任务句柄.
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
// ...
// 使用句柄挂起创建的任务.
vTaskSuspend( xHandle );
// ...
// 任务不再运行，除非其它任务调用了vTaskResume(xHandle )
//...
// 挂起本任务.
vTaskSuspend( NULL );
// 除非另一个任务使用handle调用了vTaskResume，否则永远不会执行到这里
}
8.恢复挂起的任务
8.1函数描述
void vTaskResume( TaskHandle_txTaskToResume );
恢复挂起的任务。
通过调用一次或多次vTaskSuspend()挂起的任务，可以调用一次vTaskResume ()函数来再次恢复运行。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必须置1，此函数才有效。
8.2参数描述
xTaskToResume：要恢复运行的任务句柄。
8.3用法举例
voidvAFunction( void )
{
xTaskHandle xHandle;
// 创建任务，保存任务句柄
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
// ...
// 使用句柄挂起创建的任务
vTaskSuspend( xHandle );
// ...
//任务不再运行，除非其它任务调用了vTaskResume(xHandle )
//...
// 恢复挂起的任务.
vTaskResume( xHandle );
// 任务再一次得到处理器时间
// 任务优先级与之前相同
}
9.恢复挂起的任务（在中断服务函数中使用）
9.1函数描述
BaseType_t xTaskResumeFromISR(TaskHandle_t xTaskToResume );
用于恢复一个挂起的任务，用在ISR中。
通过调用一次或多次vTaskSuspend()函数而挂起的任务，只需调用一次xTaskResumeFromISR()函数即可恢复运行。
xTaskResumeFromISR()不可用于任务和中断间的同步，如果中断恰巧在任务被挂起之前到达，这就会导致一次中断丢失（任务还没有挂起，调用xTaskResumeFromISR()函数是没有意义的，只能等下一次中断）。这种情况下，可以使用信号量作为同步机制。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必须设置成1，此函数才有效。
9.2参数描述
xTaskToResume：要恢复运行的任务句柄。
9.3返回值
如果恢复任务后需要上下文切换返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。由ISR确定是否需要上下文切换。
9.4用法举例
xTaskHandlexHandle; //注意这是一个全局变量
void vAFunction( void )
{
// 创建任务并保存任务句柄
xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
// ... 剩余代码.
}
void vTaskCode( void *pvParameters )
{
for( ;; )
{
// ... 在这里执行一些其它功能
// 挂起自己
vTaskSuspend( NULL );
//直到ISR恢复它之前，任务会一直挂起
}
}
void vAnExampleISR( void )
{
portBASE_TYPExYieldRequired;
// 恢复被挂起的任务
xYieldRequired = xTaskResumeFromISR(xHandle );
if( xYieldRequired == pdTRUE )
{
// 我们应该进行一次上下文切换
// 注: 如何做取决于你具体使用，可查看说明文档和例程
portYIELD_FROM_ISR();
}
}
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