本文介绍了FreeRTOS操作系统中任务创建、删除、挂起和恢复的相关API，包括xTaskCreate()、xTaskCreateStatic()、vTaskDelete()、vTaskSuspend()和vTaskResume()等。任务控制块(TCB)的结构和作用也进行了说明，以及临界区的概念。文章还提供了示例代码以帮助理解这些功能的使用。
RTOS学习笔记–FreeRTOS相关API
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1. 任务创建和删除API
| API函数 | 描述 | 说明 |
|---|---|---|
| xTaskCreate() | 动态创建任务 | 任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由RTOS从其管理的堆中分配 |
| xTaskCreateStatic() | 静态创建任务 | 任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由用户自行分配 |
| vTaskDelete() | 删除任务 |
动态创建任务函数
BaseType_t xTaskCreate
(
TaskFunction_t pxTaskCode, /* 指向任务函数的指针 */
const char * const pcName, /* 任务名字，最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN */
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, /* 任务堆栈大小，注意字为单位 */
void * const pvParameters, /* 传递给任务函数的参数 */
UBaseType_t uxPriority, /* 任务优先级，范围：0 ~ configMAX_PRIORITIES - 1 */
TaskHandle_t * const pxCreatedTask /* 任务句柄，就是任务的任务控制块 */
)
动态创建任务流程
-
将宏configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 配置为 1
-
定义函数入口参数
-
编写任务函数
-
此函数会立刻进入就绪态
内核流程
- 申请堆栈内存&任务控制块内存
- 定义函数入口参数
- 添加新任务到就绪列表中
任务控制快结构体成员介绍
typedef struct tskTaskControlBlock
{
volatile StackType_t * pxTopOfStack; /* 任务栈栈顶，必须为TCB的第一个成员 */
ListItem_t xStateListItem; /* 任务状态列表项 */
ListItem_t xEventListItem; /* 任务事件列表项 */
UBaseType_t uxPriority; /* 任务优先级，数值越大，优先级越大 */
StackType_t * pxStack; /* 任务栈起始地址 */
char pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ]; /* 任务名字 */
…
省略很多条件编译的成员
} tskTCB;
任务控制块描述了任务的信息
**临界区 **
临界区是指，希望这段代码能够完整的执行，不要被中断所打断，所以在代码运行前进入临界区，在代码执行完毕后再退出临界区，常常用于任务的创建，在任务创建时避免被中断所打扰，本质上是关中断
taskENTER_CRITICAL();//进入临界区
taskEXIT_CRITICAL();//退出临界区
启动任务
每一个任务创建时都有优先级，如果想让任务按照优先级去运行，则需要打开调度器vTaskStartScheduler();
同样还有取消调度器
示例
/*宏定义的和任务型相关的信息*/
#define START_TASK_PRIO 1 //优先级
#define START_TASK_STACK_SIZE 128//堆栈大小
void start_task(void *argv); //任务函数
TaskHandle_t start_task_handler; //任务句柄
/*进入临界区*/
taskENTER_CRITICAL();
/*创建任务*/
xTaskCreate((TaskFunction_t ) start_task,
(char * ) "start_task",
(configSTACK_DEPTH_TYPE) START_TASK_STACK_SIZE,
(void * ) NULL,
(UBaseType_t ) START_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t *) &start_task_handler );
printf("step1\r\n");
/*退出临界区*/
taskEXIT_CRITICAL();
// Start the real time kernel with preemption.
/*开启调度器*/
vTaskStartScheduler();
静态创建任务函数
TaskHandle_t xTaskCreateStatic
(
TaskFunction_t pxTaskCode, /* 指向任务函数的指针 */
const char * const pcName, /* 任务函数名 */
const uint32_t ulStackDepth, /* 任务堆栈大小注意字为单位 */
void * const pvParameters, /* 传递的任务函数参数 */
UBaseType_t uxPriority, /* 任务优先级 */
StackType_t * const puxStackBuffer, /* 任务堆栈，一般为数组，由用户分配 */
StaticTask_t * const pxTaskBuffer /* 任务控制块指针，由用户分配 */
);
返回值
| NULL | 用户没有提供相应的内存，任务创建失败 |
|---|---|
| 其他值 | 任务句柄，任务创建成功 |
静态创建任务流程
- 需将宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 配置为 1
- 定义空闲任务&定时器任务的任务堆栈及TCB
- 实现两个接口函数
- vApplicationGetIdleTaskMemory()
- vApplicationGetTimerTaskMemory ( )
- 定义函数入口参数
- 编写任务函数
静态创建内部实现
- TCB结构体成员赋值
- 添加新任务到就绪列表中
任务函数的删除
void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete);
xTaskToDelete 为待删除任务的句柄
注意：
- 当传入的参数为NULL，则代表删除任务自身（当前正在运行的任务）
- 空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存，但是由用户在任务删除前申请的内存， 则需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄露
示例
/*实现空闲任务的函数*/
StaticTask_t idle_task_tcb; /* 空闲任务控制块 */
StackType_t idle_tack_stack[configMINIMAL_STACK_SIZE]; /* 空闲任务任务堆栈 */
/*空闲任务
* void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer,
* StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer,
* uint32_t *pulIdleTaskStackSize );
*参数： ppxIdleTaskTCBBuffer:空闲任务内存控制块
* ppxIdleTaskStackBuffer::任务堆栈内存
* pulIdleTaskStackSize:任务堆栈大小
*/
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer,
StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer,
uint32_t *pulIdleTaskStackSize )
{
* ppxIdleTaskTCBBuffer = &idle_task_tcb;
* ppxIdleTaskStackBuffer = idle_tack_stack;
* pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
}
/*软件定时器内存分配*/
StaticTask_t timer_task_tcb;
StackType_t timer_task_stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
/*定时器任务*/
/*
获取空闲任务地任务堆栈和任务控制块内存，因为本例程使用的
静态内存，因此空闲任务的任务堆栈和任务控制块的内存就应该
有用户来提供， FreeRTOS 提供了接口函数 vApplicationGetIdleTaskMemory()
实现此函数即可。
描述：* @brie 获取定时器服务任务的任务堆栈和任务控制块内
* @param ppxTimerTaskTCBBuffer:任务控制块内存
ppxTimerTaskStackBuffer:任务堆栈内存
pulTimerTaskStackSize:任务堆栈大小
*/
void vApplicationGetTimerTaskMemory( StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer,
StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize )
{
* ppxTimerTaskTCBBuffer = &timer_task_tcb;
* ppxTimerTaskStackBuffer = timer_task_stack;
* pulTimerTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
}
静态创建任务
//创建任务
#define START_TASK_PRIO 1
#define START_TASK_STACK_SIZE 128
void start_task(void *argv);
/*静态创建任务的TCB 控制块和堆栈大小*/
StaticTask_t start_task_tcb;
StackType_t start_task_stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
TaskHandle_t start_task_handler;
/*进入临界区*/
taskENTER_CRITICAL();
/*静态创建*/
start_task_handler = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t)start_task,
(char * )"start_task",
(uint32_t )START_TASK_STACK_SIZE,
(void * ) NULL,
(UBaseType_t) START_TASK_PRIO,
(StackType_t *) start_task_stack,
(StaticTask_t *) &start_task_tcb );
printf("step1\r\n");
/*退出临界区*/
taskEXIT_CRITICAL();
// Start the real time kernel with preemption.
/*开启调度器*/
vTaskStartScheduler();
2. 任务挂起和恢复API
RTOS有关于挂起和恢复任务的相关的API
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| vTaskSuspend() | 挂起任务 |
| vTaskResume() | 恢复被挂起的任务 |
| xTaskResumeFromISR() | 在中断中恢复被挂起的任务 |
挂起任务xTaskToSuspend
- 此函数用于挂起任务，使用时需将宏 INCLUDE_vTaskSuspend 配置为 1
- 无论优先级如何，被挂起的任务都将不再被执行，直到任务被恢复 。
- 注意：当传入的参数为NULL，则代表挂起任务自身（当前正在运行的任务）
任务中恢复被挂起函数：void vTaskResume
| 形参 | 描述 |
|---|---|
| xTaskToResume | 待恢复任务的任务句柄 |
- 使用该函数注意宏：INCLUDE_vTaskSuspend必须定义为 1
- 注意：任务无论被 vTaskSuspend() 挂起多少次，只需在任务中调用 vTakResume() 恢复一次，就可以继续运行。且被恢复的任务会进入就绪态！
任务恢复函数介绍（中断中恢复）xTaskResumeFromISR
| 形参 | 描述 |
|---|---|
| xTaskToResume | 待恢复任务的任务句柄 |
函数：xTaskResumeFromISR返回值描述如下：
| 返回值 | 描述 | 说明 |
|---|---|---|
| pdTRUE | 任务恢复后需要进行任务切换 | 如果恢复的这个任务的优先级的任务最高，则恢复后需要切换到该任务 |
| pdFALSE | 任务恢复后不需要进行任务切换 | 如果恢复的这个任务优先级不是最高的，则不用切换，等到下一个抢占 |
- 使用该函数注意宏：INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必须定义为 1
- 该函数专用于中断服务函数中，用于解挂被挂起任务
- 注意：中断服务程序中要调用freeRTOS的API函数则中断优先级不能高于FreeRTOS所管理的最高优先级
示例
if( eTaskGetState(task2_handler) != eDeleted){
/*任务存在则挂起*/
vTaskSuspend(task2_handler);
}
if( eTaskGetState(task2_handler) == eSuspended){
/*查询任务状态为挂起时，则拉起*/
vTaskResume(task2_handler);
}
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