【ESP32】打造全网最强esp-idf基础教程——3.freeRTOS使用教学

最新推荐文章于 2025-04-29 23:47:08 发布

原创

最新推荐文章于 2025-04-29 23:47:08 发布 · 5.6k 阅读

68 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#物联网 #嵌入式硬件 #c语言

freeRTOS使用教学

一、前言
esp-idf是基于freeRTOS的框架，里面用到的组件，以及我们的应用程序都是基于freeRTOS来开发的，因此我们必须掌握freeRTOS的用法。如果我们不深究原理，只关注于freeRTOS的接口使用，我们很快就能掌握。另外，因为freeRTOS开源免费的特性，目前大部分芯片产商做的SDK都是基于freeRTOS系统开发的，因此我们就更有理由要学习RTOS了。

二、为什么要使用RTOS？
在低端设备中，程序基本分为裸机和RTOS，针对简单的程序，我们用裸机程序完全可以满足，一旦功能复杂，程序模块众多，裸机程序往往很难满足我们的需求。因此我们就要用到RTOS系统。一个最简单的例子如下：

对于裸机程序，我们需要把所有的功能模块代码写在一个大循环里面，可以想象，其中一个功能模块发生阻塞需要延时等待时，其他功能模块均要延时等待，大家可能说可以用状态机来避免这个问题，状态机编程复杂不说，程序可读性也差。
右边是RTOS程序，RTOS程序可以新建多个任务处理不同模块的功能。当模块A需要阻塞等待时，它可以放弃自己的执行时间片，把时间片让给其他任务，这样整体程序就可以高效的运行，当然RTOS还意味着很多东西，这里只是举一个最直观的例子。

三、freeRTOS任务概述
使用 FreeRTOS 的实时应用程序可以被构建为一组独立的任务。每个任务在自己的上下文中执行，不依赖于系统内的其他任务或 RTOS 调度器本身。
任务分为四个状态：运行、准备就绪、阻塞、挂起，状态转换如下

运行：
当任务实际执行时，它被称为处于运行状态。任务当前正在使用处理器。如果运行 RTOS 的处理器只有一个内核，那么在任何给定时间内都只能有一个任务处于运行状态。

准备就绪：
准备就绪任务指那些能够执行（它们不处于阻塞或挂起状态），但目前没有执行的任务，因为同等或更高优先级的不同任务已经处于运行状态。

阻塞：
如果任务当前正在等待时间或外部事件，则该任务被认为处于阻塞状态。例如，如果一个任务调用vTaskDelay()，它将被阻塞（被置于阻塞状态），直到延迟结束-一个时间事件。任务也可以通过阻塞来等待队列、信号量、事件组、通知或信号量事件。处于阻塞状态的任务通常有一个"超时"期，超时后任务将被超时，并被解除阻塞，即使该任务所等待的事件没有发生。“阻塞”状态下的任务不使用任何处理时间，不能被选择进入运行状态。

挂起：
与“阻塞”状态下的任务一样， “挂起”状态下的任务不能被选择进入运行状态，但处于挂起状态的任务没有超时。相反，任务只有在分别通过 vTaskSuspend() 和 xTaskResume() API 调用明确命令时才会进入或退出挂起状态。

优先级：每个任务均被分配了从 0 到 ( configMAX_PRIORITIES - 1 ) 的优先级，其中的 configMAX_PRIORITIES 在 FreeRTOSConfig.h 中定义，低优先级数字表示低优先级任务。空闲任务的优先级为零。
关于任务，有几个最常见的API函数

//任务创建
BaseType_t xTaskCreatePinnedToCore(
TaskFunction_t pvTaskCode, //任务函数指针，原型是void fun(void *param)
const char *constpcName, //任务的名称，打印调试可能会有用
&nb