STM32学习日志_FreeRTOS_day2_任务状态

最新推荐文章于 2025-12-31 16:18:26 发布

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#stm32 #学习 #嵌入式硬件

参考：

大D老师

03-RTOS任务状态转换_哔哩哔哩_bilibili

任务_Task

本质

任务是程序执行的最小单元，相当于独立的"微型程序"。

特性

独立的执行流（程序计数器）
专属的栈空间（存储局部变量、返回地址等）
优先级属性（0~configMAX_PRIORITIES-1）
任务控制块（TCB）存储状态信息

// 任务创建示例
xTaskCreate(
    vTaskFunction,     // 任务函数
    "Task_Name",       // 任务名称
    configMINIMAL_STACK_SIZE, // 栈大小
    NULL,              // 任务参数
    tskIDLE_PRIORITY + 2, // 优先级
    &xTaskHandle       // 任务句柄
);

任务状态及其转换

创建态（Created）

特征：任务已被创建但未加入调度
进入条件：xTaskCreate()调用成功
转换：
- 创建态 → 就绪态：调度器启动后(vTaskStartScheduler()

就绪态（Ready）

特征：准备执行，等待CPU资源
队列：位于就绪列表(Ready List)中
转换：
- → 运行态：被调度器选中
- → 阻塞态：主动等待资源
- → 挂起态：被显式挂起
- → 删除态：被删除

就绪态 → 运行态：

运行态（Running）

特征：正在使用CPU执行
单核限制：仅1个任务处于此状态
转换：
- → 就绪态：时间片耗尽或更高优先级任务就绪
- → 阻塞态：调用阻塞API
- → 挂起态：调用vTaskSuspend()
- → 删除态：调用vTaskDelete()

运行态 → 阻塞态：

运行态 → 挂起态：

阻塞态（Blocked）

特征：等待外部事件，不消耗CPU
等待事件类型：
- 定时器事件：vTaskDelay()
- 同步事件：xSemaphoreTake()
- 通信事件：xQueueReceive()
- 通知事件：ulTaskNotifyTake()
转换：
- → 就绪态：等待事件发生
- → 删除态：被删除

阻塞态 → 就绪态：

挂起态（Suspended）

特征：被强制暂停，不参与调度

控制API：

vTaskSuspend(xTaskHandle);   // 挂起任务
vTaskResume(xTaskHandle);    // 恢复任务
xTaskResumeFromISR();        // 中断中恢复

转换：
- → 就绪态：被显式恢复

挂起态 → 就绪态：

删除态（Deleted）

特征：任务已终止，资源待回收
内存回收：由空闲任务(Idle Task)清理
API：vTaskDelete(xTaskHandle)

状态转换触发条件

转换方向	API/事件	典型场景
Ready → Running	调度器选择	更高优先级任务阻塞
Running → Blocked	vTaskDelay()	定时等待
	xQueueReceive()	等待队列数据
	xSemaphoreTake()	获取信号量
Blocked → Ready	定时器超时	vTaskDelay()结束
	xQueueSend()	队列数据到达
	xSemaphoreGive()	信号量释放
→ Suspended	vTaskSuspend()	调试时暂停任务
Suspended → Ready	vTaskResume()	恢复调试任务
→ Deleted	vTaskDelete()	结束不再需要的任务

优先级与状态转换

优先级影响：

高优先级任务会立即抢占低优先级任务
同优先级任务采用时间片轮转（需启用configUSE_TIME_SLICING）

优先级反转问题：

场景：低优先级任务持有高优先级任务需要的资源
解决方案：优先级继承(configUSE_MUTEXES_INHERIT)

状态监控与调试

API获取状态：

eTaskState eTaskGetState(TaskHandle_t xTask);
/* 返回状态枚举：
eRunning, eReady, eBlocked, 
eSuspended, eDeleted, eInvalid */

栈溢出检测：

// 获取栈高水位线
UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark(TaskHandle_t xTask);

运行时可视化：

// 打印所有任务状态
vTaskList(pcWriteBuffer); 
/* 输出格式：
TaskName  State  Pri  Stack  Num */

实践

栈空间分配：

最小栈 ≥ 128字(512字节)
复杂任务需≥256字(1KB)
使用uxTaskGetStackHighWaterMark()验证

状态转换原则：

void vTaskExample(void *pvParameters) {
  for(;;) {
    // 1. 运行态处理逻辑
    ProcessData();
    
    // 2. 主动进入阻塞态（让出CPU）
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    
    // 3. 等待同步事件
    xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);
  }
}

避免常见错误：

禁止在中断中调用阻塞API
删除任务前释放其占用的资源
挂起任务时考虑其对系统的影响

eg:

// 任务A：高优先级
void vTaskA(void *pv) {
  while(1) {
    // 获取信号量（可能阻塞）
    xSemaphoreTake(xSem, portMAX_DELAY); 
    ProcessCritical();
    xSemaphoreGive(xSem);
  }
}

// 任务B：低优先级 
void vTaskB(void *pv) {
  vTaskDelay(100); // 进入阻塞态
  // 此时任务A若等待信号量，任务B可运行
  xSemaphoreTake(xSem, 0); // 尝试获取
  // ...
}