FreeRTOS源码理解（一）——FreeRTOS思路梳理

FreeRTOS源码理解（一）——FreeRTOS思路梳理

FreeRTOS源码理解（二）——中断和列表项

FreeRTOS源码理解（三）——任务

FreeRTOS源码理解（四）——任务调度器

FreeRTOS源码理解（五）——任务切换

FreeRTOS源码理解（六）——时间管理

FreeRTOS源码理解（七）——队列

FreeRTOS源码理解（八）——信号量

FreeRTOS源码理解（九）——事件组和任务通知

FreeRTOS源码理解（十）——软件定时器和空闲任务

FreeRTOS源码理解（十一）——内存管理

FreeRTOS源码理解（十二）——汇总

FreeRTOS思路梳理

前置知识

中断屏蔽：芯片会有个中断屏蔽相关的寄存器，往这个寄存器中写入一个值，芯片会自动将优先级小于这个值的中断屏蔽掉

滴答定时器：为OS提供心跳，计时，本质仍然是中断

PendSV异常：本质是中断，它的特点是可以缓期执行——在ISR被占用时可以暂时挂起

PSP和MSP：有些芯片会提供有两个堆栈指针，MSP用于OS内核和中断异常处理，PSP用于任务

列表：可以看成是双向链表

列表项：可以看成列表里面的节点

关于任务调度

在FreeRTOS中，任务被抽象成了一个TCB_t结构体，这个结构体中有这个任务所有的信息

在TCB中有两个列表项，一个表示状态，一个表示事件

列表项中存储一个指向所属TCB的指针，所以移动列表项就可以完成对TCB状态的更改——就像衣架，移动钩子，钩子下面的衣服也就跟着移动了

同时列表项中还有一个指向所属列表的指针，它一般用来表示在等待事件、信号量、队列等

FreeRTOS定义了很多种列表，主要分状态列表和事件列表，列表按value值排序，value表示被处理的优先度

状态列表主要是用来表示任务状态，有就绪列表、等待延时列表、挂起列表和等待唤醒列表

唤醒任务、阻塞任务等操作均是通过操作TCB中的列表项到相应的列表中完成

FreeRTOS在PendSV中执行任务调度和任务切换，在每一次进入滴答定时器中断后，会自动悬起一个PendSV中断（P.S.因为PendSV优先级允许缓期执行，所以会ISR未被占用后进行任务调度，适合做任务调度）

在PendSV中断中，OS直接选择就绪列表中优先级最高的那个任务进行切换执行；在任务切换时，会进行上下文切换，即保护现场（将运行环境，寄存器变量等压入任务堆栈中），恢复现场（从任务堆栈中按规则取出数据和寄存器的值进行恢复）

当任务阻塞时，如果有等待时间则将任务状态TCB移动到延时等待列表中，延时列表根据延时时间排序

在每个滴答定时器中断中都会更新系统时间，并检查是否有延时到的任务需要唤醒，唤醒流程——将列表项移到就绪列表中，将此TCB的任务列表项归属置NULL

关于队列和信号量

队列是利用一片内存来存储数据，队列结构体中有两个列表，一个表示入队阻塞的任务（队列满了），一个表示出队阻塞的任务（队列为空）

队列为空时，要出队的任务的事件列表项将被挂载在队列中的列表中，如有等待时间移动状态列表项到延时等待列表中，如果死等则挂起任务

队列满时，入队的任务操作流程相同

当可以入队时，将消息拷贝到消息队列中，然后按优先级唤醒相应因出队阻塞的任务；可以入队时，操作类似

各种信号量底层均是队列，利用队列完成信号量的上锁等待等操作

互斥信号量较其他信号量多了优先级翻转，在等待时，互斥信号量会将正在持有互斥量的任务优先级提高到和自己一样

关于事件组

事件组的实现和队列类似，事件组的结构体中有一个列表，列表存储等待事件组某些事件发生的任务

当任务调用等待某一事件组的某些事件时，会将此任务的事件列表项挂载在此列表下，列表项的value值存储等待哪些事件的发生，同时将其状态切换为延时阻塞或挂起

当事件组被写入某些事件时，遍历列表中的所有任务，查看是否满足要求，满足则唤醒，最后根据要求清除相应的事件标志位

关于任务通知

修改TCB中的元素的值和任务通知的状态变量

文档汇总

文档汇总