FreeRTOS中osDelay和HAL_Delay的區(qū)別

問題場景

在FreeRTOS中創(chuàng)建了線程A、線程B，其中線程A優(yōu)先級大于線程B。線程A、B任務(wù)代碼如下:

void A(void *argument)
{
while (1)
{
printf("A\r\n");
HAL_Delay(1000);
}
}

void B(void *argument)
{
while (1)
{
printf("B\r\n");
HAL_Delay(1000);
}
}

燒錄程序后查看串口數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)只打印了A而不打印B，說明只執(zhí)行了A線程沒有執(zhí)行B線程。

問題原因

HAL_Delay是由ST提供的STM32 Cube HAL庫中的一個(gè)函數(shù)，通常用于在STM32微控制器上實(shí)現(xiàn)簡單的延時(shí)。HAL_Delay函數(shù)使用系統(tǒng)時(shí)鐘來進(jìn)行延時(shí)，并且在延時(shí)期間會(huì)阻塞整個(gè)處理器，也就是說，它會(huì)使處理器暫時(shí)停止執(zhí)行其他任務(wù)和代碼。

在開始運(yùn)行線程之前，線程A、B處于就緒態(tài)，由于線程A優(yōu)先級比線程B高，F(xiàn)reeRTOS任務(wù)控制器優(yōu)先選擇線程A運(yùn)行，此時(shí)線程A進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。隨后線程A打印A，然后被HAL_Delay函數(shù)"阻塞"，注意此時(shí)的"阻塞"并不意味著程序進(jìn)入了阻塞態(tài)，由于HAL_Delay阻塞的是整個(gè)處理器，因此FreeRTOS無法進(jìn)行其他線程的調(diào)度，也就是說，HAL_Delay同時(shí)阻塞了線程B。當(dāng)HAL_Delay函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后，線程A重回就緒態(tài)，由于線程A優(yōu)先級比線程B高，F(xiàn)reeRTOS任務(wù)控制器優(yōu)先選擇線程A運(yùn)行，循環(huán)往復(fù)，線程B不被執(zhí)行。

解決辦法

osDelay是FreeRTOS（Real-Time Operating System）中的一個(gè)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)的延時(shí)。FreeRTOS是一個(gè)開源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，專門用于嵌入式系統(tǒng)。osDelay函數(shù)允許任務(wù)掛起一段時(shí)間，然后由操作系統(tǒng)調(diào)度器在指定的時(shí)間后重新運(yùn)行該任務(wù)。在等待期間，任務(wù)會(huì)被放入掛起狀態(tài)，讓其他任務(wù)有機(jī)會(huì)運(yùn)行。

也就是說，當(dāng)調(diào)用osDelay時(shí)，線程A進(jìn)入阻塞態(tài)，此時(shí)任務(wù)控制器選擇進(jìn)入就緒態(tài)的線程B執(zhí)行，循環(huán)往復(fù)，線程A、B同時(shí)被執(zhí)行。我們可以將任務(wù)A和B進(jìn)行如下改動(dòng)，即可看到既打印A又打印B。

void A(void *argument)
{
while (1)
{
printf("A\r\n");
osDelay(1000);
}
}

void B(void *argument)
{
while (1)
{
printf("B\r\n");
osDelay(1000);
}
}

使用osDelay可能帶來的問題

觀察一下HAL_Delay和osDelay的函數(shù)原型：

/**
* @brief This function provides minimum delay (in milliseconds) based
*/
__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay);

/*
Wait for Timeout (Time Delay).
*/
osStatus_t osDelay (uint32_t ticks);

可以看到HAL_Delay函數(shù)的目的是提供毫秒級別的延時(shí)，意味著當(dāng)你輸入HAL_Delay(500)，硬件會(huì)盡量延時(shí)精確到500ms的時(shí)間。

與之不同的是，osDelay函數(shù)的輸入是ticks。ticks是一個(gè)計(jì)時(shí)單位，表示任務(wù)將被掛起的時(shí)間長度。每個(gè)tick的時(shí)間取決于FreeRTOS配置的時(shí)鐘節(jié)拍（tick）周期。例如，如果tick周期為1毫秒，那么傳遞參數(shù)ticks為10就會(huì)使任務(wù)掛起10毫秒。由此可見，osDelay函數(shù)延時(shí)的時(shí)間和一個(gè)ticks記時(shí)時(shí)間長度有很大關(guān)系。

那么如何確定ticks具體代表多長時(shí)間呢？首先我們應(yīng)該找到用于配置的頭文件，通常這個(gè)頭文件名字叫做FreeRTOSConfig.h。其中，configTICK_RATE_HZ配置選項(xiàng)的值表示每秒鐘系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍（tick）的數(shù)量。configTICK_RATE_HZ的值一般默認(rèn)被設(shè)置為1000，表示系統(tǒng)時(shí)鐘每秒產(chǎn)生1000個(gè)tick，即每個(gè)tick的時(shí)間間隔為1毫秒，此時(shí)osDelay對單個(gè)任務(wù)延時(shí)的時(shí)間長度和HAL_Delay近似。