FreeRTOS源码理解（四）——任务调度器

原创 已于 2023-10-15 22:25:58 修改 · 319 阅读 · 2 ·
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#c语言 #单片机

于 2023-10-15 22:04:01 首次发布
本文系列深入解析FreeRTOS源码，涵盖任务调度器的开启、中断管理、任务创建、时间管理、队列与信号量等关键组件，帮助理解操作系统内核工作原理。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

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

文章目录

任务调度器

任务调度器的开启 vTaskStartScheduler

  1. 创建空闲任务和软件定时器
  2. 关中断 portDISABLE_INTERRUPTS();
  3. 允许运行任务调度器 xSchedulerRunning = pdTRUE;
  4. 开启任务调度器，初始化相关硬件 xPortStartScheduler()

开启任务调度器，初始化 xPortStartScheduler

  1. 设置pendsv和滴答定时器优先级为最低优先级
  2. 设置滴答定时器的周期
  3. 初始化临界区嵌套计时器
  4. 开始第一个任务 prvStartFirstTask();

开启第一个任务 prvStartFirstTask

  1. 获取MSP的初始值，复位MSP
  2. 使能中断
  3. 数据和指令同步（保证数据和指令的写入和执行，而非在缓冲区）
  4. 触发SVC中断

SVC中断服务函数

中断服务函数：SVC_Handler()

  1. 取当前任务的TCB块，获取栈顶指针赋值给r0
  2. 寄存器出栈
  3. 进程栈PSP指针初始化为任务堆栈
  4. 指令同步
  5. 开启中断

空闲任务

在vTaskStartScheduler函数中会创建一个空闲任务，这个任务优先级最低，功能有：

  1. 判断系统是否有任务删除
  2. 运行用户设置的空闲任务钩子函数
  3. 低功耗模式的开启与处理

调度器的挂起和恢复 vTaskSuspendAll xTaskResumeAll

vTaskSuspendAll：任务挂起所有主要是使得滴答定时器不在更新系统时钟节拍数（xTickCount），系统就会认为时间仍未达到唤醒其他任务的时间，这样就不会进行任务切换了；挂起时候用uxPendedTicks来记录时间节拍；同时将任务调度器挂起，即将更改标志位

xTaskResumeAll：相反，恢复xTickCount计数时钟节拍数；恢复任务调度器，即将更改标志位

文档汇总

文档汇总

FreeRTOS源码理解（一）——FreeRTOS思路梳理
m0_59201432的博客
10-15 820
对FreeRTOS任务调度，信号量等实现基本机制进行梳理
FreeRTOS-任务切换源码分析
itdo_just的博客
02-09 1321
前面分析了启动任务调度器的源码，在创建好空闲任务后启动滴答定时器(systick)后就调用SVC中断跳转到任务去执行，但作为OS我们一般不会只创建一个任务，都是有多任务需求才使用OS，后续任务一旦多了，就涉及了到了任务切换，这也是OS的核心，如何根据任务的优先级的和当前状态来切换任务，怎么保证每个任务都有执行的机会，这就是调度器做的工作。在我们前面分析的启动好任务调度器后下一步就是启动空闲任务了，...
FreeRTOS原理剖析：任务调度器启动
千航戴玛的博客
10-11 3671
介绍了任务调度器启动的过程。
FreeRTOS-启动任务调度器源码分析
itdo_just的博客
02-02 1756
本章基于FreeRTOS的启动任务调度器源码分析，后续将会上传其它我对FreeRTOS的源码分析过程及理解，首先来认识一下任务调度器。 任务调度器： 任务调度器主要用于实现任务的切换，任务并不是我们所熟知的函数，而是指一段占有独立内存空间，专门用于处理一组逻辑事件的任务块。最直观的对比理解就像是可以有多个while函数，以前我们写代码都是一个main函数一个while循环，我们会在while循环...
FreeRTOS源码探析之——任务调度相关
码农爱学习的博客
12-13 1241
FreeRTOS可以运行多任务，在于其内核的任务调度功能，本篇介绍任务调度的基本思路与部分源码分析。 1 裸机编程与RTOS 的区别 1.1 裸机程序基本框架 /*主函数*/ int main() { init();//一些初始化 /*死循环*/ while(1) { do_something_1();//执行一些逻辑 do_something_2(); }//循环执行 } /*中断服务函数*/ IRQ_Handler() {
freertos 创建互斥量_FreeRTOS源码探析之——任务调度相关
weixin_39890708的博客
12-14 321
FreeRTOS可以运行多任务，在于其内核的任务调度功能，本篇介绍任务调度的基本思路与部分源码分析。1 裸机编程与RTOS 的区别1.1 裸机程序基本框架/*主函数*/ int main() { init();//一些初始化 /*死循环*/ while(1) { do_something_1();//执行一些逻辑 do_somethi...
四，FreeRTOS之——任务调度
菜鸟江多多的博客
09-24 1421
声明：本专栏参考韦东山，野火，正点原子以及其他博主的FreeRTOS教程，如若侵权请告知，马上删帖致歉，个人总结，如有不对，欢迎指正。FreeRTOS任务调度任务的删除实验一:实验二:实验三:任务的挂起与恢复实验四：任务删除总结总结：一个任务可以自杀，杀别人，被别人杀，任务的删除可以调用自己的任务句柄，也可以传输参数NULL（仅限自杀，自杀可以多一种选择，哈哈），低优先级的任务可以杀高优先级的任务任务的挂起与恢复总结：任务的挂起与恢复，任务挂起同任务删除一样，任务可以挂起自己，也可以挂起别人，也可以被别人.
FreeRTOS源码理解（五）——任务切换
m0_59201432的博客
10-15 308
PendSV中断服务函数。
FreeRtos内核源码分析（二）——任务部分
langhunxiaoyue的博客
03-27 1506
分析FreeRtos任务新建、状态切换、调度、监视的过程，并对源码进行分析。
FreeRtos内核源码分析（七）——任务通知
langhunxiaoyue的博客
04-23 985
基于FreeRtos V9.0.0版本分析FreeRtos的任务通知，包括任务通知的结构、发送/等待、释放/获取，以及详细的代码分析。
FreeRTOS - 任务调度
luckyme_的博客
10-17 5630
FreeRTOS学习过程中内容整理：综合韦东山-FreeRTOS手册和视频、野火-FreeRTOS内核实现与应用开发、及网上查找的其他资源整理而得。
FreeRtos内核源码分析（五）——信号量
langhunxiaoyue的博客
04-12 1092
基于FreeRtos V9.0.0版本分析FreeRtos的信号量，包括二值信号、计数信号、互斥信号、递归互斥信号；主要分析信号的结构、源码、使用场景、注意事项。
FreeRTOS——任务调度—抢占式，时间片和合作式
weixin_34187862的博客
07-12 4474
以下转载自安富莱电子： http://forum.armfly.com/forum.php 本章教程为大家将介绍 FreeRTOS 操作系统支持的任务调度方式：抢占式，时间片和合作式，这部分算是 FreeRTOS 操作系统的核心了。 对于初学者来说，要一下子就能够理解这些比较困难，需要多花些时间把这些基本概念搞清楚，然后阅读下源码，深入理解实现方法。 关于合作式调度器的特别说明     F...
01.【数据结构-C语言】数据结构概念&算法效率（时间复杂度和空间复杂度）
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本文介绍了数据结构和算法的基础知识。数据结构是计算机存储和组织数据的方式，包含数组、链表等结构，用于高效管理数据。算法是将输入转为输出的计算步骤，其效率通过时间复杂度和空间复杂度衡量。时间复杂度使用大O表示法描述算法执行时间随数据规模增长的变化趋势，常见有O(1)、O(n)、O(n²)等。空间复杂度则衡量算法运行所需的额外存储空间。文章通过多个代码示例讲解了如何计算不同算法的时间复杂度，包括循环、递归等典型场景，并指出实际应用中更关注最坏情况下的性能表现。
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本文介绍了一个基于32单片机的重量测量报警系统设计方案。系统采用HX711高精度24位A/D转换芯片，配合LCD1602显示模块、按键模块和蜂鸣器报警模块实现重量测量功能。当测量值超过预设阈值时触发报警。详细说明了硬件组成（包括核心控制、测量、显示和报警模块）和软件设计流程，重点介绍了HX711芯片的特性和主要代码实现。系统通过按键可调节报警阈值，LCD实时显示当前重量和设定值，满足基本的称重报警需求。
为单片机专门定制的Unicode字库和API接口
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本文介绍了基于RA8889开发板的Unicode字符显示方案。该方案支持简体/繁体汉字、日文、拉丁字符等多种字符集，提供16/24/32点阵字库（容量707KB-2.9MB）。通过硬件加速实现快速显示，仅需调用简单API接口（如Show_UTF16函数）即可完成字符渲染，基本不占用MCU资源。使用步骤包括烧写字库到FLASH、添加库文件、设置地址参数等，配套资源可免费获取。方案适用于需要多语言显示的嵌入式场景，具有高效、易用的特点。
嵌入式学习 day52 IMX6ULL裸机开发-I2C
2301_81142331的博客
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I2C：总线、时序
基于单片机智能手环/健康手环/老人健康监测
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08-19 463
单片机智能手环是一种基于低功耗微控制器（如STM32）设计的可穿戴设备，集成了运动监测、健康管理及无线通信功能。通过加速度传感器、心率传感器等模块实时采集用户步数、心率等数据，经单片机处理后通过蓝牙传输至手机APP，实现数据可视化。智能手环可应用于健康监测、运动追踪等场景，为用户提供便捷的个人健康管理方案，具备成本低、体积小、扩展性强等特点，展现了单片机在可穿戴设备中的高效应用潜力。
窗口看门狗（WWDG）
weixin_45854148的博客
08-18 707
摘要 窗口看门狗（WWDG）是一种用于提高MCU系统可靠性的看门狗定时器，通过强制复位防止程序跑飞或异常占用。其核心特性包括7位递减计数器、窗口喂狗机制及提前唤醒中断（EWI）。WWDG时钟源自APB1分频，需在特定窗口内（T≤W且T>0x3F）喂狗，否则触发复位。EWI在计数器降至0x40时产生中断，提供最后一次喂狗机会。HAL库提供了初始化、喂狗和中断回调等API，支持调试时冻结计数器。与独立看门狗（IWDG）相比，WWDG强调时序约束，适用于需严格节拍控制的系统。
gd32f303移植freertos不能进行任务调度
01-25
### GD32F303 FreeRTOS 任务调度不工作的解决方案 当遇到GD32F303上FreeRTOS任务调度无法正常工作的情况时，可能的原因涉及多个方面。以下是详细的排查和解决方法： #### 1. 初始化配置检查 确保FreeRTOS的初始化配置正确无误。这包括但不限于堆栈大小、任务优先级设置以及系统滴答定时器（SysTick）的配置。 对于GD32F303而言，正确的初始化过程至关重要[^1]。如果这些参数被错误设定，则可能导致任务创建失败或调度异常。 #### 2. 中断优先级调整 中断优先级不当可能会干扰RTOS内核运行机制，进而影响任务切换效率甚至阻止其发生。具体来说，在Cortex-M系列MCU中，所有用于RTOS服务函数调用的服务请求应该具有较低的抢占优先级；而外设产生的IRQ则需保持较高水平以便及时响应外部事件[^2]。 #### 3. 堆栈溢出检测 另一个常见问题是由于分配给各线程/协程的空间不足而导致崩溃现象——即所谓的“Stack Overflow”。可以通过增加默认堆栈尺寸来尝试解决问题，也可以利用调试工具监视实际占用情况并据此作出相应修改。 #### 4. 调度算法验证 确认所使用的版本是否已知存在缺陷，并查阅官方发布的补丁说明文档获取修复建议。此外，还可以对比其他成功案例中的源码片段找出差异之处加以优化改进。 ```c // 示例：定义两个不同优先级的任务 void vTask1(void *pvParameters) { while (true) { // 执行一些操作... vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100)); } } void vTask2(void *pvParameters) { while (true) { // 执行另一些操作... vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500)); } } ``` 上述代码展示了如何创建两个具有不同延迟时间的任务实例。请注意适当调整`vTaskPrioritySet()`等API调用来满足特定应用的需求。
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