FreeRTOS内存管理：创建了三个任务，但是发现有一个任务没有运行

钨铱钯

已于 2025-04-12 23:49:58 修改

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分类专栏： FreeRTOS 文章标签： c语言单片机 mcu stm32

于 2025-04-12 23:34:13 首次发布

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其实就是任务创建失败。
所有任务内存总和超过了FreeRTOSConfig.h的configTOTAL_HEAP_SIZE。

FreeRTOS内存管理

学习自[中字] RTOS入门 Part 4 - 内存分配

stack（栈）、heap（堆）、static

了解stack（栈）、heap（堆）、static
请添加图片描述

任务内存组成

任务被创建时，会在heap占用一块空间存放，这段内存会被分为TCB(任务控制块)+STACK1(任务专属栈空间)。

TCB	STACK
结构体	调用vTaskCreate产生的，告诉CPU需要分配多少heap来存放task stack
任务函数、任务地址、任务优先级……	当任务要被切换时，存放当前任务的状态

不同任务创建时内存位置

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task heap管理策略

动态分配内存时，程序会试图寻找最大的连续堆空间提供给你，但当你不停地分配和释放堆空间，可能会导致堆空间碎片化，(尽管还有剩下一些可用的碎片堆空间)，因此FreeRTOS就提供了一些堆管理策略。

heap_1：不允许释放堆空间，使堆的一部分变成静态内存
heap_2：过时
heap_3：封装了malloc和free，使它们变得线程安全
heap_4：推荐使用，可以合并化碎片堆空间。
heap_5：最高级的，能联合使用不连续的堆空间
ps：C的malloc和free都是不安全的，它们所需运行时间编译时无法确定。

计算任务所占内存

TCB

通常定义在task.c中，结构体命名为tskTCB，在FreeRTOS.g中也有定义，为StaticTask_t。
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printf("TCB Size: %d bytes\n", (int)sizeof(StaticTask_t));//可以发现，tskTAB后面被多次define套壳

配置项	对 TCB 大小的影响
`configUSE_TRACE_FACILITY=1`	增加调试字段，TCB 增大 20~50 字节
`configUSE_TASK_NOTIFICATIONS=0`	移除通知字段，TCB 减小约 8 字节
`configUSE_APPLICATION_TASK_TAG=1`	增加标签字段，TCB 增大 4 字节

堆栈大小

$stack = StackDepth * sizeof(StackType_t)$
StackDepth：创建任务时指定的堆栈深度（如 xTaskCreate(..., 256, ...) 中的 256）。
StackType_t：通常为 uint32_t（4 字节），因此 256 字的堆栈占用 256 * 4 = 1024 字节。

printf("TCB Size: %d bytes\n", (int)sizeof(StackType_t));//可以发现，tskTAB后面被多次define套壳

监控内存是否超限

// 示例：3 个任务的总内存需求
uint32_t total_memory = 3 * (sizeof(StaticTask_t) + (256 * sizeof(StackType_t)));
if (total_memory > configTOTAL_HEAP_SIZE) {
    printf("内存不足！需增大堆或减少任务堆栈！");
}

运行时监控堆内存

void check_memory() {
    printf("剩余堆内存: %d 字节\n", xPortGetFreeHeapSize());
}

检测堆栈使用率

void task_function(void *pvParameters) {
    UBaseType_t high_watermark;
    while(1) {
        high_watermark = uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL);
        printf("堆栈剩余: %d 字\n", high_watermark);
        osDelay(1000);
    }
}

本次程序存在的问题：任务创建失败

任务分配的堆栈超出FreeRTOSConfig.h的configTOTAL_HEAP_SIZE

#define configTOTAL_HEAP_SIZE                    ((size_t)3072)

当前程序计算得到：
请添加图片描述
$(84 + 200 * 4) * 2 + (84 + 256 * 4) = 2858 < 3072$
$(4 + 256 * 4) * 3 = 3291 > 3072$
导致第三个任务创建失败。
即只需要修改：

  osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 200);
  //osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 256);
  defaultTaskHandle = osThreadCreate(osThread(defaultTask), NULL);

  /* definition and creation of myTask02 */
  osThreadDef(myTask02, StartTask02, osPriorityNormal, 0, 200);
  //osThreadDef(defaultTask, StartTask02, osPriorityNormal, 0, 256);
  myTask02Handle = osThreadCreate(osThread(myTask02), NULL);

  /* definition and creation of myTask03 */
  osThreadDef(myTask03, StartTask03, osPriorityNormal, 0, 256);
  myTask03Handle = osThreadCreate(osThread(myTask03), NULL);