FreeRTOS原理剖析：任务的基础知识

1. 任务的基础知识

1.1 前后台和多任务系统

• 在裸机程序中，一般方式是在main()函数的while(1)中循环执行所有的程序，有时，使用中断去执行一些紧急的功能，中断中执行的程序称为前台，main()函数中执行的程序称为后台。
• 对于前后台框架的程序，必须当前函数执行完，才会去执行下一个函数，其实时性比较差，但它耗用的资源少。
• 在实际项目中，main()中会有一个周期(如1ms)轮询去执行main()函数中所有函数，同时专门使用一个定时器以一定周期(如500us)执行比较重要的函数，对于实时性要求不是很精确的项目，这种框架还是可以满足。
• FreeRTOS是一个可剥夺性内核的多任务系统。在多任务系统中，高优先级可以打断低优先级，能让更高优先级的任务得到CPU资源，完成这种功能的是任务调度器，其任务调度器也是可剥夺性任务调度器。

1.2 协程(Co-routine)的特性

协程是为那些资源很少的MCU而做的，FreeRTOS 存在协程功能，但不再更新和维护。协程和任务在概念上是相似的，但有如下不同：

• 堆栈使用方面： 所有的协程使用同一个堆栈，这样消耗比较少的RAM，而使用FreeRTOS任务中，每个任务都有自己的堆栈。
• 调度器和优先级： 协程使用合作式的调度器，但是可以在使用抢占式的调度器中使用协程。
• 宏实现： 协程是通过宏定义来实现的。
• 使用限制： 为了降低对RAM 的消耗做了很多的限制。

1.3 任务和任务状态

在FreeRTOS中，可以将任务理解为进程。任务由FreeRTOS调度器调度，有优先级，有独立堆栈空间等。每个时间只能执行一个任务，具体执行那个任务，由FreeRTOS调度器决定，每个任务必须有一个任务状态，如下：

• 运行态： 当前正在运行的任务称为运行态，对于单核微控制器，运行态的任务有且仅有一个。
• 就绪态： 就绪态的任务在就绪列表中，表示当前无阻塞和挂起，只是有更高优先级的任务在执行，随时等待调度器调度。刚刚创建的任务处于就绪态。
• 阻塞态： 阻塞态的任务不在就绪列表中，不能被调度器调用。它表示正在等待一个外部事件，如队列