FreeRTOS系列补充1:重点记忆知识点

本文详细探讨了FreeRTOS的调度策略,包括抢占式优先级调度和任务控制块的使用;介绍了任务间通信的多种手段,如队列、信号量和事件标志组;剖析了优先级翻转问题及解决方案;比较了信号量和互斥量的区别及其应用场景;讨论了任务优先级划分、内存管理策略以及中断执行和任务切换的原理。

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1、FreeRTOS的调度策略、内部原理

FreeRTOS采用抢占式优先级调度策略。任务根据其优先级进行调度,优先级高的任务会抢占优先级低的任务的执行权。FreeRTOS使用任务控制块(Task Control Block,简称TCB)来管理任务信息和状态。调度器根据任务的优先级和状态进行任务切换。

2、FreeRTOS中的常用任务间通信手段: FreeRTOS提供了几种任务间通信的机制,常用的有:

队列:任务可以通过队列发送和接收数据。

信号量:用于任务之间的同步和互斥,保证资源的互斥访问。

事件标志组:允许任务等待多个事件的发生。

互斥量:用于任务之间对共享资源的互斥访问。

3、优先级翻转背后逻辑以及解决方法:

优先级翻转是指高优先级任务由于等待低优先级任务释放共享资源而被其他中优先级任务阻塞的情况。解决方法通常有以下几种:

使用优先级继承:优先级继承(priority inheritance)是指当高优先级进程(P1)请求一个已经被被低优先级(P3)占有的临界资源时,将低优先级进程(P3)的优先级临时提升到与高优先级进程一样的级别,使得低优先级进程能更快地运行,从而更快地释放临界资源。低优先级进程离开临界区后,其优先级恢复至原本的值。
 

使用优先级天花板将申请某资源的任务的优先级提升到可能访问该资源的所有任务中最高优先级任务的优先级。

4、信号量和互斥量的区别、使用场景:

信号量(Semaphore)用于任务之间的同步和互斥,可以用来保护共享资源控制任务执行顺序。信号量可以是计数型的,允许多个任务同时持有。

互斥量(Mutex)是一种特殊的信号量,只允许一个任务持有,用于实现对共享资源的互斥访问。

使用场景:信号量适用于多个任务之间的资源同步和共享;互斥量适用于防止多个任务同时访问共享资源时发生冲突。

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