一種基于FreeRTOS的CPU使用率測(cè)算方法及原理介紹

1、前言
出于性能方面的考慮，有的時(shí)候，我們希望知道CPU的使用率為多少，進(jìn)而判斷此CPU的負(fù)載情況和對(duì)于當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境是否足夠“勝任”。本文將介紹一種計(jì)算CPU占有率的方法以及其實(shí)現(xiàn)原理。

2、移植算法
2.1 算法簡(jiǎn)介
此算法是基于操作系統(tǒng)的，理論上不限于任何操作系統(tǒng)，只要有任務(wù)調(diào)度就可以。本文將以FreeRTOST為例來介紹本算法的使用方法。

本文所介紹的算法出處為隨Cube庫(kù)一起提供的，它在cube庫(kù)中的位置如下圖所示：

本文將以STM32F4為例，測(cè)試環(huán)境為STM3240G-EVAL評(píng)估板。

2.2 、開始移植
本文以CubeF4內(nèi)的示例代碼工程STM32Cube_FW_F4_V1.10.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\FreeRTOS\FreeRTOS_ThreadCreation為例，IDE使用IAR。

第一步：
使用IAR打開FreeRTOS_ThreadCreation工程，將cpu_utils.c文件添加到工程，并在工程中添加對(duì)應(yīng)頭文件目錄：

第二步：打開FreeRTOST的配置頭文件FreeRTOSConfig.h修改宏configUSE_IDLE_HOOK和configUSE_TICK_HOOK的值為1：

#defineconfigUSE_PREEMPTION                   1
#defineconfigUSE_IDLE_HOOK                    1            //修改此宏的值為1
#defineconfigUSE_TICK_HOOK                    1            //修改此宏的值為1
#defineconfigCPU_CLOCK_HZ              (SystemCoreClock )
#defineconfigTICK_RATE_HZ              ( (TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES                   (  8 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        (( uint16_t ) 128 )

第三步：繼續(xù)在FreeRTOSConfig.h頭文件的末尾處添加traceTASK_SWITCHED_IN與traceTASK_SWITCHED_OUT定義：

#definetraceTASK_SWITCHED_IN()  extern voidStartIdleMonitor(void); \
                                 StartIdleMonitor()
#define traceTASK_SWITCHED_OUT() extern voidEndIdleMonitor(void); \
                                EndIdleMonitor()

第四步：在main.h頭文件中include“”cmsis_os.h“”
Main.h :

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "stm324xg_eval.h"
#include "cmsis_os.h"                   //添加包含此頭文件
//…

第五步：修改工程屬性，使編譯過程不需要函數(shù)原型：

第六步：在工程中任何用戶代碼處都可以調(diào)用osGetCPUUsage()函數(shù)來獲取當(dāng)前CPU的使用率：
static void LED_Thread2(void const *argument)
{
  uint32_t count;
  uint16_t usage =0;
  (void) argument;

  for(;;)
  {
    count =osKernelSysTick() + 10000;
  
    /* Toggle LED2 every500 ms for 10 s */
    while (count >=osKernelSysTick())
    {
      BSP_LED_Toggle(LED2);
    
      osDelay(500);
    }
    usage =osGetCPUUsage();                    //獲取當(dāng)前CPU的使用率
    /* Turn off LED2 */
    BSP_LED_Off(LED2);
  
    /* Resume Thread 1 */
   osThreadResume(LEDThread1Handle);
  
    /* Suspend Thread 2 */
   osThreadSuspend(NULL);
  }
}
第七步：編譯并運(yùn)行測(cè)試
在調(diào)試狀態(tài)下使用Live Watch窗口監(jiān)控全部變量osCPU_Usage的值：