FreeRTOS任务切换总结

最新推荐文章于 2025-10-20 16:16:17 发布
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#FreeRTOS

本文总结了FreeRTOS的任务切换机制，包括通过系统滴答定时器中断和系统调用触发的切换，以及如何查找和切换最高优先级的任务。此外，详细介绍了时间片调度的工作原理，以及任务辅助API函数的使用。在时间片调度中，当时间片结束或任务提前结束时，会进行任务切换，并在调试时使用辅助API查询任务状态。

1处理时间被划分多个片段，到达一定时间就会触发系统滴答定时器（SysTick）中断进行上下文切换，但由于SysTick中断是最高级的，会使其他事件中断延时。故每到SysTick中断是让PendSV中断挂起，由于PendSV优先级最低，只有所有中断都执行完毕了才会执行PendSV中断，在此进行任务切换。

2区系统滴答定时器（SysTick）中断与执行系统调用的两种任务切换途径，相同点是，本质最终都是使向中断控制和状态寄存器的bit28置1挂起PendSV中断。区别在于前者是在系统滴答定时器中断进行操作，后者在一些函数调用中进行操作。

3查找下一个需要执行的任务：设置相关宏选用不同方法①通用方法。查任务就绪列表数组，一个优先级一个列表，找到非空的列表就能罗列出所有就绪任务及其优先级，然后寻找最高的优先级任务执行切换。②硬件方法。把所有优先级任务以存在置1不存在置0记录在一个32位的寄存器中。两种方法的区别明显，前者不限制优先级数目，适用于大多数情况但每次都需要调用函数去更新任务就绪情况；后者把就绪任务排列在寄存器中每次都能直接快速的找到需要执行的最高优先级任务。但限制32个优先级数。

找到最高优先级任务的列表后，再调用相关函数获取下个列表项，把该任务的任务控制块赋值给pxCurrentTCB即可切换任务。

4时间片调度：系统运行时间被系统滴答定时器划分未n个时间片，时间片时间段固定，对于相同优先级的多个任务每一个时间片结束必定任务切换下个就绪任务无论正在运行的任务有木有执行完，等时间片用完再切换下一个，一直轮回。若时间片没用完任务结束了，那强制任务切换，剩下的时间片由下一个就绪任务

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详解FreeRTOS开发过程（四）-- 任务切换
weixin_64581379的博客
07-23 1678
PendSV(可挂起的系统调用)异常对 OS 操作非常重要，其优先级可以通过编程设置。可以通过将中断控制和状态寄存器ICSR的bit28，也就是PendSV的挂起位置1来触发PendSV中断。与SVC异常不同，它是不精确的，因此它的挂起状态可在更高优先级异常处理内设置，且会在高优先级处理完成后执行。利用该特性，若将PendSV设置为最低的异常优先级，可以让PendSV异常处理在所有其他中断处理完成后执行，这对于上下文切换非常有用，也是各种OS设计中的关键。
FreeRTOS任务切换
Calmer_的博客
02-29 1858
将当前运行的任务的寄存器保存到栈中，再将就绪任务的数据从栈中保存到寄存器，然后运行。
FreeRTOS高级篇4---FreeRTOS任务切换分析
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朱工的专栏
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FreeRTOS任务相关的代码大约占总代码的一半左右，这些代码都在为一件事情而努力，即找到优先级最高的就绪任务，并使之获得CPU运行权。任务切换是这一过程的直接实施者，为了更快的找到优先级最高的就绪任务，任务切换的代码通常都是精心设计的，甚至会用到汇编指令或者与硬件相关的特性，比如Cortex-M3的CLZ指令。因此任务切换的大部分代码是由硬件移植层提供的，不同的平台，实现发方法......
FreeRTOS延时中断函数
最新发布
qq_35621280的博客
10-20 256
FreeRTOS的xTaskAbortDelay()函数可以强制中断任务的阻塞状态，立即唤醒正在等待延时或事件的任务。该函数会检查任务状态，若任务处于阻塞状态，则将其从延时/事件列表移除并添加到就绪列表，更新任务状态并可能触发任务切换。使用示例展示了如何通过按键中断任务1的1秒延时阻塞，使其立即恢复执行。该函数仅对阻塞状态任务有效，需要配置INCLUDE_xTaskAbortDelay=1才能使用。
freeRTOS任务切换
W809291634的博客
02-17 3107
1、SVC（系统服务调用，亦简称系统调用）异常，在调度器启动时启动第一个任务时使用，后面就一直没有使用了。2、FreeRTOS任务切换中，都是在PendSV中断服务函数中进行，这个中断服务函数会在所有中断结束后执行，任务切换的主要切换方式任务级任务切换函数--> portYIELD()函数中断级任务切换函数为 portYIELD_FROM_ISR(x)，这里的x通常为xHigherPriorityTaskWoken。
FreeRTOS任务状态切换（就绪、挂起、运行、删除、恢复、延时、阻塞）-小结
wangyx1234的博客
07-26 1万+
1. 任务的状态切换 FreeRTOS中任务的状态可分为：未创建态、就绪态、运行态、挂起态、延时态五种状态。 下图总结了一个任务可能出现的任务转换流程： a: 调用xTaskCreate()函数将新建一个任务，新建的任务会加入到就绪列表，若新建的任务的优先级足够高，调度器会立即将CPU资源分配给他，使它进入运行态。 b: 调度器检查就绪列表中优先级高的任务，并将CPU资源分配给它，使他进入运行态。 c: 运行态的任务可能创建/恢复了新的更高优先级的任务，或者因其操作了某事件（如发送了一个更高优
Freertos任务切换
Krysdong
12-05 1347
FreeRTOS 有些 API 函数也会调用函数 taskYIELD()，这些 API 函数都会导致任务切换，这些 API 函数和任务切换函数 taskYIELD()都统称为系统调用。taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()本质上是一个宏，在 tasks.c 中有定义。(2)、调用函数 taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()获取下一个要运行的任务。FreeRTOS 中查找下一个要运行的任务有两种方法：一个是通用的方法，另外一个就是使用。
硬核解析FreeRTOS任务切换：从寄存器底层到PendSV机制，一文吃透核心原理
smart_boy__的博客
07-01 1577
你是否曾困惑于嵌入式系统中多任务是如何“无缝切换”的？当CPU在不同任务间快速跳转时，背后隐藏着怎样的底层逻辑？本文将以FreeRTOS为例，带您穿透代码表象，直击任务切换的核心本质——**CPU寄存器与堆栈的精妙配合**，以及PendSV异常如何确保切换过程安全无干扰。
FREERTOS任务调度和切换
qq_28576837的博客
03-18 1960
我们已经学会了FreeRTOS的任务创建和删除，挂起和恢复等基本操作，并且也学习了分析FreeRTOS源码所必须掌握的知识：列表和列表项。但是任务究竟如何被创建、删除、挂起和恢复的？系统是怎么启动的等等这些我们还不了解，一个操作系统最核心的内容就是多任务管理，所以我们非常有必要去学习一下FreeRTOS的任务创建、删除、挂起、恢复和系统启动等，这样才能对FreeRTOS有一个更深入的了解。本章和下一章要讲解的内容和Cortex-M处理器的内核架构联系非常紧密！
FreeRTOS——任务调度器+任务切换
2301_76901677的博客
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介绍了有关FreeRTOS任务调度器的启动和任务切换
FreeRTOS系列--任务切换
yuanlin725的博客
03-25 4215
处理器执行一条语句流程 arm M3寄存器 中断 基本汇编语句 任务切换流程 任务切换源码分析 左对齐 右对齐 居中对齐 单元格 单元格 单元格 单元格 单元格 单元格 任务切换会用到汇编，因此常见的汇编指令需要了解 1：内存读写指令 ldr 指令 将数据读取到寄存器 mrs mrs stmdb 将寄存器压栈 ldmia 将栈数据弹出 str 指令 STR指令用亍从源寄存器中将一个32位的字数据传送到存储器中 MOV指令 2：运算指令 3：跳转分支 4：比较 context_m3
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不积跬步，无以至千里
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RTOS 系统的核心是任务管理，而任务管理的核心是任务切换，任务切换决定了任务的执行顺序，任务切换效率的高低也决定了一款系统的性能，尤其是对于实时操作系统。
FreeRTOS任务切换过程
qq_40467692的博客
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在FreeROTS任务的切换实际由xPortPendSVHandler函数完成，主要完成上下文切换即保存上文，切换下文两个主要目的操作； 切换前我们需要了解上文需要保存什么，下文切换的又是什么； 上文中保存的主要内容是： （1）.寄存器中的R4-R11数据（其余的进入异常前CPU自动保存）； （2）.当前任务的栈顶指针； （3）.全局TCB地址； 下文切换需要切换的内容主要是： （1）.最新任务的TCB; （2）.最新任务中栈中的r4-r11数据到CPU R4-R11； （3）新任务栈顶存入PSP,用来出栈
FreeRTOS任务切换学习
qq_44219883的博客
04-10 1074
所谓任务切换，就是CPU寄存器的切换。假设当由任务A切换到任务B时，主要分为两步：1：需暂停任务A的执行，并将此时任务A的寄存器保存到任务堆栈，这个过程叫做保存现场；2：将任务B的各个寄存器值（被存于任务堆栈中）恢复到CPU寄存器中，这个过程叫做恢复现场；对任务A保存现场，对任务B恢复现场，这个整体的过程称之为：上下文切换。下面要补充几个知识，以便更好理解任务切换。
FreeRTOS中的任务上下文切换时间
weixin_68540764的博客
02-09 1470
上下文切换时间是指从一个任务切换到另一个任务所需的时间，它包括保存当前任务的上下文、恢复目标任务的上下文以及可能的调度延迟。通过合理分配任务栈大小、选择高效的CPU架构和指令集以及优化FreeRTOS配置，我们可以减少上下文切换时间，提高系统的实时性和稳定性。在FreeRTOS中，任务上下文主要包括任务的控制块（TCB）、栈指针、CPU寄存器等。当任务从运行状态切换到非运行状态（如阻塞、挂起或结束）时，其上下文会被保存在任务控制块中。在这个示例中，我们创建了两个任务：一个高优先级任务和一个低优先级任务。
STM32移植FreeRTOS系列十三：RTOS中的任务切换流程（总结）
qq_51519091的博客
07-09 5181
在了解PendSV（可悬起系统调用）前，需要对SVC（系统服务调用，亦简称系统调用）有一个基本的概念。SVC 用于产生系统函数的调用请求。例如，操作系统不让用户程序直接访问硬件，而是通过提供一些系统服务函数，用户程序使用 SVC 发出对系统服务函数的呼叫请求，以这种方法调用它们来间接访问硬件。因此，当用户程序想要控制特定的硬件时，它就会产生一个 SVC 异常，然后操作系统提供的 SVC 异常服务例程得到执行，它再调用相关的操作系统函数，后者完成用户程序请求的服务。
学习笔记——FreeRTOS任务切换理解
装酷的茶的博客
11-16 708
RTOS的核心是任务管理，任务管理的核心是任务切换。任务切换的效率高低决定了一个实时系统的性能。 FreeRTOS 支持时间片轮序和优先级抢占。系统调度器通过调度算法确定当前需要获得CPU 使用权的任务并让其处于运行状态。对于嵌入式系统，某些任务需要获得快速的响应，如果使用时间片，该任务可能无法及时被运行，因此抢占调度是必须的，高优先级的任务一旦就绪就能及时运行；而对于同优先级任务，系统根据时间片...
STM32F1+HAL库+FreeTOTS学习9——任务切换
weixin_67907028的博客
09-03 1791
FreeRTOS任务切换的整个流程，工程中发生的细节讲解
从源码解析FreeRTOS是如何进行任务切换
嵌入式
08-19 926
在FreeRTOSConfig.h定义了系统节拍时钟频率 ，下面表示每s有1000次心跳，即1ms一次(用户自己可以根据自己的需求修改)xTaskIncrementTick()是进行任务切换的重要函数，根据条件把阻塞的任务加入就绪链表中。FreeRTOS在PendSV_Handler函数进行任务切换,此函数使用的都是汇编语言。根据上面的定义系统每隔1ms就会调用SysTick_Handler()
freertos任务切换死机
05-05
### FreeRTOS任务切换导致死机的原因分析 FreeRTOS 的任务切换机制基于内核调度器完成，其核心功能在于保存当前任务的状态并加载下一任务的状态[^4]。然而，在某些情况下，任务切换可能导致系统死机现象的发生。 #### 可能原因一：Tick 中断未正确配置 FreeRTOS 依赖 Tick 中断来实现任务调度和延迟计时等功能。如果 Tick 中断未能正常工作，则任务无法按预期切换至运行状态或从阻塞状态恢复。例如，当 `SysTick` 配置错误或中断源被禁用时，整个系统的任务调度将停止运作[^5]。这通常表现为某一任务进入无限循环，从而阻止其他任务的执行。 #### 解决方案： 确保 Tick 中断已正确定义且启用。对于 STM32 平台而言，可以通过如下方式初始化 `SysTick`： ```c void Delay_Init(void) { uint32_t reload; HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK); reload = SystemCoreClock / 1000; // 设置每毫秒触发一次中断 SysTick->LOAD = reload - 1; SysTick->VAL = 0; // 清零计数器 SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk; } ``` --- #### 可能原因二：任务删除处理不当 当某任务调用 `vTaskDelete()` 删除自身或其他任务时，如果没有妥善释放资源或将后续逻辑设计合理化，可能会引发系统异常。特别是当最后一个活动任务被删除后，FreeRTOS 将陷入默认的空闲任务死循环中，不再响应新的事件[^1]。 #### 解决方案： 在删除任务前需确认是否有足够的备用任务维持系统运转。可通过创建一个最低优先级的守护任务作为兜底措施，防止所有任务均被终止的情况发生。 --- #### 可能原因三：调度锁滥用 使用 `vTaskSuspendAll()` 和 `xTaskResumeAll()` 对任务调度进行锁定时，若两者不成对调用或其间存在可能引起上下文切换的操作（如队列发送、信号量获取等），则容易造成死锁状况[^3]。 #### 解决方案： 严格控制调度锁范围，仅将其应用于必要的短时间段内，并避免在此区间内调用任何涉及任务切换的相关 API 函数。 --- #### 可能原因四：堆栈溢出 每个任务都拥有独立的堆栈空间用于存储局部变量及函数调用链路信息。一旦某个任务所需内存超出预设大小限制便会覆盖相邻区域的数据结构，进而干扰到其它组件甚至操作系统本身的工作流程[^2]。 #### 解决方案： 适当调整各任务初始分配给定的堆栈尺寸参数值；利用调试工具监测实际消耗情况以便动态优化设定数值。 --- ### 总结 针对以上四种典型场景分别采取对应的预防手段即可有效降低因任务切换而导致程序崩溃的风险概率。具体实施过程中还需结合项目实际情况灵活运用这些策略组合起来综合考量整体性能表现与稳定性需求平衡点所在位置做出最佳抉择。
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