freeRTOS中空閑任務(wù)的作用

在嵌入式實時操作系統(tǒng)中，都會有空閑任務(wù)的存在，這個任務(wù)是伴隨著操作系統(tǒng)啟動之后而存在的。正常情況來說，系統(tǒng)不掛掉，空閑任務(wù)都會一直存在。

freeRTOS 調(diào)度器啟動時，自動創(chuàng)建空閑任務(wù)，以確保系統(tǒng)中始終存在一個能夠運行的任務(wù)。 它是以最低優(yōu)先級創(chuàng)建，以確保如果有更高的優(yōu)先級的任務(wù)處于準備就緒狀態(tài)，則空閑任務(wù)不使用任何 CPU 時間，讓渡出CPU的使用權(quán)給到更高優(yōu)先級的就緒任務(wù)去執(zhí)行。

freeRTOS中創(chuàng)建空閑任務(wù)的代碼如下：

xTaskCreate( prvIdleTask,
             configIDLE_TASK_NAME,
             configMINIMAL_STACK_SIZE,
             ( void * ) NULL,
             portPRIVILEGE_BIT,                                     
             &xIdleTaskHandle );

空閑任務(wù)的作用：

（1）釋放內(nèi)存

如果一個任務(wù)刪除另外的任務(wù)，那個被刪除的任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g會被馬上釋放掉；

如果一個任務(wù)自己刪除了自己，那么這個刪除自身的任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g是由空閑任務(wù)進行回收的，空閑任務(wù)會去查詢有沒有自己刪除自己的任務(wù)，如果有就會去回收這個任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g。如下：

（2）處理空閑優(yōu)先級任務(wù)

在freeRTOS中，如果使用搶占式的調(diào)度方式，具有相同優(yōu)先級的任務(wù)是通過時間片的方式獲取CPU使用權(quán)限的。通過時間片共享同一個優(yōu)先級的多個任務(wù)，如果共享的優(yōu)先級大于空閑優(yōu)先級，并假設(shè)沒有更高優(yōu)先級的任務(wù)，這些任務(wù)應(yīng)該獲得相同的處理器時間。

但是在空閑任務(wù)優(yōu)先級相同的情況下，這點是有些不同的。

如果有與空閑任務(wù)相同的優(yōu)先級的其他任務(wù)，在宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 為1時，空閑任務(wù)是不必等到時間片耗盡再進行任務(wù)切換的。意思是：時間片輪轉(zhuǎn)到空閑任務(wù)執(zhí)行時，如果這個時候檢查到還有其他的任務(wù)處于就緒狀態(tài)，空閑任務(wù)就直接把cpu執(zhí)行權(quán)交給其他的任務(wù)，而不需要等待空閑任務(wù)的時間片使用完。

當然，這種情況是需要滿足下面的條件才能夠?qū)崿F(xiàn)的：

1）系統(tǒng)調(diào)度方式使用的是搶占式的方式
2）有與空閑任務(wù)相同優(yōu)先級的其他任務(wù)
3）宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 設(shè)置為 1

如下例所示：

假設(shè)有三個任務(wù)A、B、C，他們的任務(wù)優(yōu)先級與空閑任務(wù)I相同，并且宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 為 1，那么任務(wù)A、B、C、I 的執(zhí)行如下圖演示：

假設(shè)上下文切換周期性的發(fā)生在T0、T1…T6時刻，當T2時刻是空閑任務(wù)執(zhí)行，然后發(fā)現(xiàn)任務(wù)A處于就緒，空閑任務(wù)I就會把cpu使用權(quán)讓給任務(wù)A。但是這個時候下，任務(wù)A執(zhí)行的時間片變短，因為空閑任務(wù)I占據(jù)了一部分的時間。這樣相比之下，任務(wù)A比任務(wù)B、C的執(zhí)行時間就變短了。

有什么辦法解決這個問題嗎？可以按照下面的方法考慮一下：

1）將跟空閑任務(wù)優(yōu)先級相同的其他任務(wù)使用空閑鉤子函數(shù)實現(xiàn)；
2）用戶任務(wù)的任務(wù)優(yōu)先級大于空閑任務(wù)的優(yōu)先級；
3）設(shè)置 configIDLE_SHOULD_YIELD 為 0，不讓空閑任務(wù)讓出cpu使用權(quán)；

（3）執(zhí)行空閑任務(wù)鉤子函數(shù)

空閑任務(wù)鉤本質(zhì)就是一個函數(shù)，這個函數(shù)需要用戶去實現(xiàn)，但是RTOS中規(guī)定了函數(shù)的名字和參數(shù)。如下：

voidvApplicationIdleHook(void);

這個鉤子函數(shù)在每個空閑任務(wù)周期都會被調(diào)用。

要使用這個鉤子函數(shù)的話，還需要再FreeRTOSConfig.h文件中將一個宏置 1，如下：

#define configUSE_IDLE_HOOK 1

特別要注意的是：空閑任務(wù)的鉤子函數(shù)里面不可以調(diào)用會引起阻塞的API，比如消息隊列、vTaskDelay()、消息郵箱、信號量之類的。