跟着野火从零开始手搓FreeRTOS（3.1）任务的了解与创建

最新推荐文章于 2025-03-21 14:19:12 发布

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#stm32 #单片机

本文详细介绍了在FreeRTOS中如何创建任务，包括任务栈的定义、任务控制块的作用，以及静态和动态任务创建的区别。重点讲解了任务栈的管理，如栈顶指针的计算和异常处理中的栈内容加载。

什么是任务

任务，可以说是FreeRTOS的重中之重，是实现操作系统的根本。

这里套用野火的例子：创建两个任务TASK1和TASK2，任务的内容都是让一个变量按一定的频率不断翻转，并让单片机将两个任务不断切换。

这个例子用裸机系统写的话，只用简单的delay延时加翻转标志位就能实现。在实现过程中，CPU是在按顺序执行每个任务，也就是轮询。如果我们使用软件仿真可以看到，两个任务是交替进行的。

而当我们采用多任务系统的方式去完成这个例子，仿真的效果是两个任务同时进行，就像两件事情在同时被处理。

为什么会有这样的差别呢？通过对任务的掌握，我们就能理解了。

任务，就是在多任务系统中，所有功能都分割成独立的且无法返回的函数。

在裸机系统中，比如全局变量，子函数，函数返回地址等环境参数，他们统统放在一个叫栈的地方（一般称为主栈）。栈是单片机 RAM 里面一段连续的内存空间，栈的大小一般在启动文件或者链接脚本里面指定，最后由 C 库函数_main 进行初始化。

简单来说，就是我们不需要管它存放在哪，只需要知道它大概是干什么的，给它分配空间就行。

对于操作系统来说，每个任务都是独立的，有多少个任务就需要定义多少个任务栈。因此要为每个任务分配独立的栈空间，通常是一个全局数组或者是动态分配的内存空间，存在于RAM中。

创建任务

定义任务栈

我们要实现两个变量按照一定的频率轮流的翻转，每个变量对应一个任务，所以需要定义两个任务栈。

任务栈其实就是一个预先定义好的全局数据，我们可以直接在main.c中定义，也可以放在FreeROS.h中。我这里是放在了main.c中。

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

#define TASK1_STACK_SIZE                    128
StackType_t Task1Stack[TASK1_STACK_SIZE];

#define TASK2_STACK_SIZE                    128
StackType_t Task2Stack[TASK2_STACK_SIZE];

任务栈（TaskxStack）数据类型为StackType_t，大小由 TASK1_STACK_SIZE 这个宏来定义，默认为 128，单位为字，即 512字节，这也是 FreeRTOS 推荐的最小的任务栈。

前面提到过，在 FreeRTOS 中，凡是涉及到数据类型的地方，FreeRTOS 都会将这些数据类型用 typedef 重新取一个类型名，目的是为了适配不同位的单片机。这些经过重定义的数据类型都放在 portmacro.h里，之后有重定义的地方将默认都在这个头文件里面定义。

创建任务和延时

接下来定义两个任务，在多任务系统中，每个任务都是一个独立的、无限循环的且无法返回跳出的函数，在main.c的主函数中定义他们。先准备一个简单的延时函数，然后完成两个任务的创建。

/* main.c中函数声明 */
void delay (uint32_t count);
void Task1_Entry( void *p_arg );
void Task2_Entry( void *p_arg );


/* 软件延时 */
void delay (uint32_t count)
{
	for(; count!=0; count--);
}

/* 任务1 */
void Task1_Entry( void *p_arg )
{
	for( ;; )
	{
		flag1 = 1;
		delay( 100 );		
		flag1 = 0;
		delay( 100 );
	}
}

/* 任务2 */
void Task2_Entry( void *p_arg )
{
	for( ;; )
	{
		flag2 = 1;
		delay( 100 );		
		flag2 = 0;
		delay( 100 );
	}

任务控制块

在裸机系统中，程序的主体是由 CPU 按照顺序执行的。而在多任务系统中，任务的执行是由系统调度的。系统为了顺利的调度任务，为每个任务都额外定义了一个任务控制块，这个任务控制块存有任务的所有信息，比如任务的栈指针，名称，形参等。系统对任务的全部操作都可以通过任务控制块来实现。
定义任务控制块的结构体，使用它可以为每个任务都定义一个任务控制块实体。在task.h中定义。