FreeRTOS cpu利用率简单介绍

1. CPU 利用率简介

CPU 使用率其实就是系统运行的程序占用的 CPU 资源，表示机器在某段时 间程序运行的情况，如果这段时间中，程序一直在占用 CPU 的使用权，那么可 以认为 CPU 的利用率是 100%。CPU 的利用率越高，说明机器在这个时间上运行 了很多程序，反之较少。利用率的高低与 CPU 强弱有直接关系，就像一段一模 一样的程序，如果使用运算速度很慢的 CPU，它可能要运行 1000ms，而使用很 运算速度很快的 CPU 可能只需要 10ms，那么在 1000ms 这段时间中，前者的 CPU 利用率就是 100%，而后者的 CPU 利用率只有 1%，因为 1000ms 内前者都 在使用 CPU 做运算，而后者只使用 10ms 的时间做运算，剩下的时间 CPU 可以 做其他事情。 FreeRTOS 是多任务操作系统，对 CPU 都是分时使用的：比如 A 任务占用 10ms，然后 B 任务占用 30ms，然后空闲 60ms，再又是 A 任务占 10ms，B 任 务占 30ms，空闲 60ms;如果在一段时间内都是如此，那么这段时间内的利用率 为 40%，因为整个系统中只有 40%的时间是 CPU 处理数据的时间。 FreeRTOS 是一个很完善很稳定的操作系统，当然也给我们提供测量各个任 务占用 CPU 时间的函数接口，我们可以知道系统中的每个任务占用 CPU 的时 间，从而得知系统设计的是否合理，出于性能方面的考虑，有的时候，我们希望 知道 CPU 的使用率为多少，进而判断此 CPU 的负载情况和对于当前运行环境是 否能够“胜任工作”。所以，在调试的时候很有必要得到当前系统的 CPU 利用 率相关信息，但是在产品发布的时候，就可以把 CPU 利用率统计这个功能去掉， 因为使用任何功能的时候，都是需要消耗系统资源的，FreeRTOS 是使用一个外 部的变量进行统计时间的，并且消耗一个高精度的定时器，其用于定时的精度是 系统时钟节拍的 10-20 倍，比如当前系统时钟节拍是 1000HZ，那么定时器的计 数节拍就要是 10000-20000HZ。而且 FreeRTOS 进行 CPU 利用率统计的时候， 也有一定缺陷，因为它没有对进行 CPU 利用率统计时间的变量做溢出保护，我 们使用的是 32 位变量来系统运行的时间计数值，而按 20000HZ 的中断频率计 算，每进入一中断就是 50us，变量加一，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s =59.6 分钟，运行时间超过了 59.6 分钟后统计的结果将不准确，除此之外整个 系统一直响应定时器 50us 一次的中断会比较影响系统的性能。 385 用户想要使用 CPU 利用率统计的话，需要自定义配置一下，首先在 FreeRTOSConfig.h 配置与系统运行时间和任务状态收集有关的配置选项，并且 实现 portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() 与 portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()这两个宏定义，具体如下。

然后需要实现一个中断频率为 10000HZ 定时器，用于系统运行时间统计， 其实很简单，只需将 CPU_RunTime 变量自加即可，这个变量是用于记录系统运 行时间的，中断服务函数具体如下。

volatile uint32_t CPU_RunTime = 0UL;
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : TIM6_IRQHandler
* 函数功能 : TIM6 中断函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
****************************************