FreeRTOS从代码层面进行原理分析(1 任务的建立)

Megahertz66

已于 2024-03-25 22:50:08 修改

阅读量1.2k

点赞数 16

分类专栏： FreeRTOS ARM 文章标签：实时操作系统 FreeRTOS 原理分析单片机

于 2024-03-24 20:30:00 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Megahertz66/article/details/136988540

版权

FreeRTOS_分析

FreeRTOS 是一个开源的实时操作系统。可以在很的低内存使用的情况下运行在单片机上，使得单片机可以并发(虽然某一时刻还是只有一个任务运行) 的运行程序。关于一些 FreeRTOS 优缺点的介绍文章很多，这里就不再赘述直接深入代码探究原理。

关于 FreeRTOS 的疑问

在刚接触 FreeRTOS 的时候我是有以下几个问题的。
1. FreeRTOS 是如何建立任务的呢？
2. FreeRTOS 是调度和切换任务的呢？
3. FreeRTOS 是如何保证实时性呢？

这篇就是对第一个问题，FreeRTOS 是如何建立任务从代码上进行分析。

在 FreeRTOS 官方的指南上对创建任务就是调用了 xTaskCreate 函数。下面的图截取与官方的教程，里面对 xTaskCreate 函数的用法进行了展示，并对参数也进行了大体上的介绍。

在这里插入图片描述

xTaskCreate 函数分析

这个函数被包含在 FreeRTOS 代码的 task.c 中。这个函数比较长，下面贴出的函数对里面的内容进行了省略。

BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,
                            const char * const pcName, /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
                            const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
                            void * const pvParameters,
                            UBaseType_t uxPriority,
                            TaskHandle_t * const pxCreatedTask )
    {
   
        TCB_t * pxNewTCB;
        BaseType_t xReturn;

            /* Allocate space for the TCB.  Where the memory comes from depends on
             * the implementation of the port malloc function and whether or not static
             * allocation is being used. */
            pxNewTCB = ( TCB_t * ) pvPortMalloc( sizeof( TCB_t ) );
            ...
            pxNewTCB->pxStack = ( StackType_t * ) pvPortMallocStack( ( ( ( size_t ) usStackDepth ) * sizeof( StackType_t ) ) ); 
        ...
        prvInitialiseNewTask( pxTaskCode, pcName, ( uint32_t ) usStackDepth, pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask, pxNewTCB, NULL );
        prvAddNewTaskToReadyList( pxNewTCB );
        xReturn = pdPASS;

从代码中很容易看出，xTaskCreate 函数主要的工作就是 3 步。

第1步给新的任务申请空间

pvPortMalloc 函数，其作用是给新的任务申请一块任务控制块(TCB, Task Control Block)空间。后面继续使用 pvPortMallocStack 函数为新的任务申请一块栈空间。其具体的实现在 heapX.c 中 X 可以是1~5。相关的细节可以看一下相关的介绍，这里的2个用于申请空间的函数可以简单的看作是 malloc 函数就可以了。

第2步为新任务初始化空间

prvInitialiseNewTask 函数也很长，故省略里面很多的内容。专注于实现逻辑，先放弃具体细节。

static void prvInitialiseNewTask( TaskFunction_t pxTaskCode,
                                  const char * const pcName, /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
                                  const uint32_t ulStackDepth,
                                  void * const pvParameters,
                                  UBaseType_t uxPriority,
                                  TaskHandle_t * const pxCreatedTask,
                                  TCB_t * pxNewTCB,
                                  const MemoryRegion_t * const xRegions