FreeRTOS学习笔记—②RTOS的认识及任务管理篇

  由于正在学习韦东山老师的RTOS课程，结合了网上的一些资料，整理记录了下自己的感悟，用于以后自己的回顾。如有不对的地方请各位大佬纠正。

一、RTOS的优势

①：确定性和实时性：
  RTOS的最大特点是能够在严格的时间约束内完成任务。这种确定性对于时间敏感的应用（如工业控制、医疗设备等）至关重要。
②：优先级调度：
  RTOS通常支持优先级调度机制，确保高优先级的任务可以抢占低优先级的任务执行。这种机制保证了关键任务能够在最短时间内得到处理。
③：低延迟和高响应性：
  RTOS设计的目标是最小化任务切换时间和中断延迟，从而实现高响应性。这在需要快速反应的嵌入式系统中非常重要。
④：资源管理和内存控制：
  RTOS通常提供精细的资源管理工具，允许开发者更好地控制内存和CPU资源的使用。这种控制对于嵌入式系统中的资源有限环境尤其重要。
⑤：模块化和灵活性：
  RTOS通常具有模块化设计，允许开发者根据具体需求启用或禁用特定的功能模块。这种灵活性有助于优化系统性能和减少系统开销。
⑥：可靠性和稳定性：
  RTOS被广泛应用于需要高可靠性和稳定性的系统中，例如自动驾驶、军事系统等。RTOS通过严格的测试和验证，确保其在各种边界情况下都能稳定运行。
⑦：较小的内存占用：
  RTOS通常占用的内存和资源较少，这使得它非常适合嵌入式系统或其他资源受限的环境。

二、RTOS的核心功能

RTOS的核心功能块主要分为任务管理、内核管理、时间管理以及通信管理4部分，框架图如下所示：
（1）任务管理：负责管理和调度任务的执行，确保系统中的任务能够按照预期运行。
（2）内核管理：负责系统核心功能的管理，包括内存、中断、异常处理和系统启动等。
（3）时间管理：负责所有与时间相关的操作，包括系统时钟、定时器、任务延迟和周期性任务的执行。
（4）通信管理：提供任务之间的通信机制，确保任务能够有效地协作和共享资源。

2.1 任务管理

2.1.1 任务的创建

  任务就是一个无返回的函数（Void）。由于函数传参的不同，一个函数可以创建多个任务，然后每个任务都有对应自身的栈，也就是说一个函数可以有多个栈（当然一个函数对应一个栈也是可以的）。使用下面的函数用于创建任务：

void TaskAFunction(void *param)
{
   
	int* tmp	= (int*) param;//首先将void *指针类型的param转为int *类型的指针 
	int value = *tmp;	       //然后解引用来获取指针指向的值
	while(1)
	{
   
		printf("%d",value);
	}
}

  尽管是同一个函数，但是创建的多个任务主要不同还是在于传参而不是名字，下面的代码使用了相同的名字（“TaskA”）创建了三个参数不同的任务。

int x1=1;int x2=2;int x3=3;
int main( void )
{
   
	TaskHandle_t xHandleTask1;

#ifdef DEBUG
  debug();
#endif
	prvSetupHardware();
	printf("Hello, world!\r\n");
	xTaskCreate(TaskAFunction,"TaskA",100,&x1,1,NULL);
	xTaskCreate(TaskAFunction,"TaskA",100,&x2,1,NULL);
	xTaskCreate(TaskAFunction,"TaskA",100,&x3,1,NULL);
	/* Start the scheduler. */
	vTaskStartScheduler();
	/* Will only get here if there was not enough heap space to create the
	idle task. */
	return 0;
}

2.1.1 xTaskCreate
  上面使用的xTaskCreate是动态创建任务的，当然还有静态创建任务的函数xTaskCreateStatic，后面再提静态创建。下图为xTaskCreate函数的参数及介绍：

  下图摘自韦东山的FreeRTOS完全开发手册3.2.2节

2.1.2 任务的删除*

  任务的删除使用如下函数，其中填入的参数如果是NULL表示自杀，如果是自己的句柄则是被杀，别人的句柄就是杀人。

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete );

   实验是在vTask1任务中嵌套vTask2任务的创建，而vTask2任务中执行删除自身任务的操作，而相对延时函数vTaskDelay( xDelay100ms );在Task1中的存在与否会有影响么呢?
   代码如下所示，肯定先创建并运行Task1，执行完自身的printf后，创建并优先调用Task2，Task2也会printf自身信息并删除自己的任务（内存还未释放）。此时就要注意了vTaskDelay函数会起了一个很重要的作用。因为vTaskDelay的存在使得Task1进入了阻塞状态，此时没有其他任务（Task2也被删除啦）需要执行，导致系统会执行优先级最低的IDLE任务，这个任务会把Task2所占用栈的内存给释放。代码如下

TaskHandle_t xTask2Handle = NULL;
int main( void )
{
   
	...
	xTaskCreate(vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 1, NULL);
	...
}
void vTask1