韋東山freeRTOS系列教程之任務(wù)管理(3)

文章目錄

• 系列教程總目錄
• 概述
• 3.1 基本概念
• 3.2 任務(wù)創(chuàng)建與刪除
  • 3.2.1 什么是任務(wù)
  • 3.2.2 創(chuàng)建任務(wù)
  • 3.2.3 示例1: 創(chuàng)建任務(wù)
  • 3.2.4 示例2: 使用任務(wù)參數(shù)
  • 3.2.5 任務(wù)的刪除
  • 3.2.6 示例3: 刪除任務(wù)
• 3.3 任務(wù)優(yōu)先級(jí)和Tick
  • 3.3.1 任務(wù)優(yōu)先級(jí)
  • 3.3.2 Tick
  • 3.3.3 示例4: 優(yōu)先級(jí)實(shí)驗(yàn)
  • 3.3.4 示例5: 修改優(yōu)先級(jí)
• 3.4 任務(wù)狀態(tài)
  • 3.4.1 阻塞狀態(tài)(Blocked)
  • 3.4.2 暫停狀態(tài)(Suspended)
  • 3.4.3 就緒狀態(tài)(Ready)
  • 3.4.4 完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
• 3.5 Delay函數(shù)
  • 3.5.1 兩個(gè)Delay函數(shù)
  • 3.5.2 示例6: Delay
• 3.6 空閑任務(wù)及其鉤子函數(shù)
  • 3.6.1 介紹
  • 3.6.2 使用鉤子函數(shù)的前提
• 3.7 調(diào)度算法
  • 3.7.1 重要概念
  • 3.7.2 配置調(diào)度算法
  • 3.7.3 示例7: 調(diào)度
  • 3.7.4 對(duì)比效果: 搶占與否
  • 3.7.5 對(duì)比效果: 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)與否
  • 3.7.6 對(duì)比效果: 空閑任務(wù)讓步

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系列教程總目錄

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概述

在本章中，會(huì)涉及如下內(nèi)容：

• FreeRTOS如何給每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間
• 如何選擇某個(gè)任務(wù)來運(yùn)行
• 任務(wù)優(yōu)先級(jí)如何起作用
• 任務(wù)有哪些狀態(tài)
• 如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)
• 如何使用任務(wù)參數(shù)
• 怎么修改任務(wù)優(yōu)先級(jí)
• 怎么刪除任務(wù)
• 怎么實(shí)現(xiàn)周期性的任務(wù)
• 如何使用空閑任務(wù)
• ?

3.1 基本概念

對(duì)于整個(gè)單片機(jī)程序，我們稱之為application，應(yīng)用程序。

使用FreeRTOS時(shí)，我們可以在application中創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)(task)，有些文檔把任務(wù)也稱為線程(thread)。

以日常生活為例，比如這個(gè)母親要同時(shí)做兩件事：

• 喂飯：這是一個(gè)任務(wù)
• 回信息：這是另一個(gè)任務(wù)

這可以引入很多概念：

• 任務(wù)狀態(tài)(State)：
  • 當(dāng)前正在喂飯，它是running狀態(tài)；另一個(gè)"回信息"的任務(wù)就是"not running"狀態(tài)
  • "not running"狀態(tài)還可以細(xì)分：
    • ready：就緒，隨時(shí)可以運(yùn)行
    • blocked：阻塞，卡住了，母親在等待同事回信息
    • suspended：掛起，同事廢話太多，不管他了
• 優(yōu)先級(jí)(Priority)
  • 我工作生活兼顧：喂飯、回信息優(yōu)先級(jí)一樣，輪流做
  • 我忙里偷閑：還有空閑任務(wù)，休息一下
  • 廚房著火了，什么都別說了，先滅火：優(yōu)先級(jí)更高
• 棧(Stack)
  • 喂小孩時(shí)，我要記得上一口喂了米飯，這口要喂青菜了
  • 回信息時(shí)，我要記得剛才聊的是啥
  • 做不同的任務(wù)，這些細(xì)節(jié)不一樣
  • 對(duì)于人來說，當(dāng)然是記在腦子里
  • 對(duì)于程序，是記在棧里
  • 每個(gè)任務(wù)有自己的棧
• 事件驅(qū)動(dòng)
  • 孩子吃飯?zhí)合刃菹⒁粫?huì)，等他咽下去了、等他提醒我了，再喂下一口
• 協(xié)助式調(diào)度(Co-operative Scheduling)
  • 你在給同事回信息
    • 同事說：好了，你先去給小孩喂一口飯吧，你才能離開
    • 同事不放你走，即使孩子哭了你也不能走
  • 你好不容易可以給孩子喂飯了
    • 孩子說：好了，媽媽你去處理一下工作吧，你才能離開
    • 孩子不放你走，即使同事連發(fā)信息你也不能走

這涉及很多概念，后續(xù)章節(jié)詳細(xì)分析。

3.2 任務(wù)創(chuàng)建與刪除

3.2.1 什么是任務(wù)

在FreeRTOS中，任務(wù)就是一個(gè)函數(shù)，原型如下：

void ATaskFunction( void *pvParameters );

要注意的是：

• 這個(gè)函數(shù)不能返回
• 同一個(gè)函數(shù)，可以用來創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)；換句話說，多個(gè)任務(wù)可以運(yùn)行同一個(gè)函數(shù)
• 函數(shù)內(nèi)部，盡量使用局部變量：
  • 每個(gè)任務(wù)都有自己的棧
  • 每個(gè)任務(wù)運(yùn)行這個(gè)函數(shù)時(shí)
    • 任務(wù)A的局部變量放在任務(wù)A的棧里、任務(wù)B的局部變量放在任務(wù)B的棧里
    • 不同任務(wù)的局部變量，有自己的副本
  • 函數(shù)使用全局變量、靜態(tài)變量的話
    • 只有一個(gè)副本：多個(gè)任務(wù)使用的是同一個(gè)副本
    • 要防止沖突(后續(xù)會(huì)講)

下面是一個(gè)示例：

void ATaskFunction( void *pvParameters )
{
	/* 對(duì)于不同的任務(wù)，局部變量放在任務(wù)的棧里，有各自的副本 */
	int32_t lVariableExample = 0;
	
    /* 任務(wù)函數(shù)通常實(shí)現(xiàn)為一個(gè)無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 任務(wù)的代碼 */
	}

    /* 如果程序從循環(huán)中退出，一定要使用vTaskDelete刪除自己
     * NULL表示刪除的是自己
     */
	vTaskDelete( NULL );
    
    /* 程序不會(huì)執(zhí)行到這里, 如果執(zhí)行到這里就出錯(cuò)了 */
}

3.2.2 創(chuàng)建任務(wù)

創(chuàng)建任務(wù)時(shí)使用的函數(shù)如下：

BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, // 函數(shù)指針, 任務(wù)函數(shù)
                        const char * const pcName, // 任務(wù)的名字
                        const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, // 棧大小,單位為word,10表示40字節(jié)
                        void * const pvParameters, // 調(diào)用任務(wù)函數(shù)時(shí)傳入的參數(shù)
                        UBaseType_t uxPriority,    // 優(yōu)先級(jí)
                        TaskHandle_t * const pxCreatedTask ); // 任務(wù)句柄, 以后使用它來操作這個(gè)任務(wù)

參數(shù)說明：

3.2.3 示例1: 創(chuàng)建任務(wù)

代碼為：FreeRTOS_01_create_task

使用2個(gè)函數(shù)分別創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)。

任務(wù)1的代碼：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	const char *pcTaskName = "T1 run\r\n";
	volatile uint32_t ul; /* volatile用來避免被優(yōu)化掉 */
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)1的信息 */
		printf( pcTaskName );
		
		/* 延遲一會(huì)(比較簡(jiǎn)單粗暴) */
		for( ul = 0; ul < mainDELAY_LOOP_COUNT; ul++ )
		{
		}
	}
}

任務(wù)2的代碼：

void vTask2( void *pvParameters )
{
	const char *pcTaskName = "T2 run\r\n";
	volatile uint32_t ul; /* volatile用來避免被優(yōu)化掉 */
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)1的信息 */
		printf( pcTaskName );
		
		/* 延遲一會(huì)(比較簡(jiǎn)單粗暴) */
		for( ul = 0; ul < mainDELAY_LOOP_COUNT; ul++ )
		{
		}
	}
}

main函數(shù)：

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	xTaskCreate(vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 1, NULL);
	xTaskCreate(vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 1, NULL);

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

注意：

• task 2先運(yùn)行！
• 要分析xTaskCreate的代碼才能知道原因：更高優(yōu)先級(jí)的、或者后面創(chuàng)建的任務(wù)先運(yùn)行。

任務(wù)運(yùn)行圖：

• 在t1：Task2進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，一直運(yùn)行直到t2
• 在t2：Task1進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，一直運(yùn)行直到t3；在t3，Task2重新進(jìn)入運(yùn)行態(tài)

3.2.4 示例2: 使用任務(wù)參數(shù)

代碼為：FreeRTOS_02_create_task_use_params

我們說過，多個(gè)任務(wù)可以使用同一個(gè)函數(shù)，怎么體現(xiàn)它們的差別？

• 棧不同
• 創(chuàng)建任務(wù)時(shí)可以傳入不同的參數(shù)

我們創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)，使用同一個(gè)函數(shù)，代碼如下：

void vTaskFunction( void *pvParameters )
{
	const char *pcTaskText = pvParameters;
	volatile uint32_t ul; /* volatile用來避免被優(yōu)化掉 */
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf(pcTaskText);
		
		/* 延遲一會(huì)(比較簡(jiǎn)單粗暴) */
		for( ul = 0; ul < mainDELAY_LOOP_COUNT; ul++ )
		{
		}
	}
}

上述代碼中的pcTaskText來自參數(shù)pvParameters，pvParameters來自哪里？創(chuàng)建任務(wù)時(shí)傳入的。

代碼如下：

• 使用xTaskCreate創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)時(shí)，第4個(gè)參數(shù)就是pvParameters
• 不同的任務(wù)，pvParameters不一樣

static const char *pcTextForTask1 = "T1 run\r\n";
static const char *pcTextForTask2 = "T2 run\r\n";

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	xTaskCreate(vTaskFunction, "Task 1", 1000, (void *)pcTextForTask1, 1, NULL);
	xTaskCreate(vTaskFunction, "Task 2", 1000, (void *)pcTextForTask2, 1, NULL);

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

3.2.5 任務(wù)的刪除

刪除任務(wù)時(shí)使用的函數(shù)如下：

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete );

參數(shù)說明：

怎么刪除任務(wù)？舉個(gè)不好的例子：

• 自殺：vTaskDelete(NULL)
• 被殺：別的任務(wù)執(zhí)行vTaskDelete(pvTaskCode)，pvTaskCode是自己的句柄
• 殺人：執(zhí)行vTaskDelete(pvTaskCode)，pvTaskCode是別的任務(wù)的句柄

3.2.6 示例3: 刪除任務(wù)

代碼為：FreeRTOS_03_delete_task

本節(jié)代碼會(huì)涉及優(yōu)先級(jí)的知識(shí)，可以只看vTaskDelete的用法，忽略優(yōu)先級(jí)的講解。

我們要做這些事情：

• 創(chuàng)建任務(wù)1：任務(wù)1的大循環(huán)里，創(chuàng)建任務(wù)2，然后休眠一段時(shí)間
• 任務(wù)2：打印一句話，然后就刪除自己

任務(wù)1的代碼如下：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	const TickType_t xDelay100ms = pdMS_TO_TICKS( 100UL );		
	BaseType_t ret;
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("Task1 is running\r\n");
		
		ret = xTaskCreate( vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 2, &xTask2Handle );
		if (ret != pdPASS)
			printf("Create Task2 Failed\r\n");
		
		// 如果不休眠的話, Idle任務(wù)無法得到執(zhí)行
		// Idel任務(wù)會(huì)清理任務(wù)2使用的內(nèi)存
		// 如果不休眠則Idle任務(wù)無法執(zhí)行, 最后內(nèi)存耗盡
		vTaskDelay( xDelay100ms );
	}

任務(wù)2的代碼如下：

void vTask2( void *pvParameters )
{	
	/* 打印任務(wù)的信息 */
	printf("Task2 is running and about to delete itself\r\n");

	// 可以直接傳入?yún)?shù)NULL, 這里只是為了演示函數(shù)用法
	vTaskDelete(xTask2Handle);
}

main函數(shù)代碼如下：

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	xTaskCreate(vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 1, NULL);

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

任務(wù)運(yùn)行圖：

• main函數(shù)中創(chuàng)建任務(wù)1，優(yōu)先級(jí)為1。任務(wù)1運(yùn)行時(shí)，它創(chuàng)建任務(wù)2，任務(wù)2的優(yōu)先級(jí)是2。
• 任務(wù)2的優(yōu)先級(jí)最高，它馬上執(zhí)行。
• 任務(wù)2打印一句話后，就刪除了自己。
• 任務(wù)2被刪除后，任務(wù)1的優(yōu)先級(jí)最高，輪到任務(wù)1繼續(xù)運(yùn)行，它調(diào)用vTaskDelay()進(jìn)入Block狀態(tài)
• 任務(wù)1 Block期間，輪到Idle任務(wù)執(zhí)行：它釋放任務(wù)2的內(nèi)存(TCB、棧)
• 時(shí)間到后，任務(wù)1變?yōu)樽罡邇?yōu)先級(jí)的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。
• 如此循環(huán)。

在任務(wù)1的函數(shù)中，如果不調(diào)用vTaskDelay，則Idle任務(wù)用于沒有機(jī)會(huì)執(zhí)行，它就無法釋放創(chuàng)建任務(wù)2是分配的內(nèi)存。

而任務(wù)1在不斷地創(chuàng)建任務(wù)，不斷地消耗內(nèi)存，最終內(nèi)存耗盡再也無法創(chuàng)建新的任務(wù)。

現(xiàn)象如下：

任務(wù)1的代碼中，需要注意的是：xTaskCreate的返回值。

• 很多手冊(cè)里說它失敗時(shí)返回值是pdFAIL，這個(gè)宏是0
• 其實(shí)失敗時(shí)返回值是errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY，這個(gè)宏是-1
• 為了避免混淆，我們使用返回值跟pdPASS來比較，這個(gè)宏是1

3.3 任務(wù)優(yōu)先級(jí)和Tick

3.3.1 任務(wù)優(yōu)先級(jí)

在上個(gè)示例中我們體驗(yàn)過優(yōu)先級(jí)的使用：高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)先運(yùn)行。

優(yōu)先級(jí)的取值范圍是：0~(configMAX_PRIORITIES – 1)，數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高。

FreeRTOS的調(diào)度器可以使用2種方法來快速找出優(yōu)先級(jí)最高的、可以運(yùn)行的任務(wù)。使用不同的方法時(shí)，configMAX_PRIORITIES 的取值有所不同。

• 通用方法
  使用C函數(shù)實(shí)現(xiàn)，對(duì)所有的架構(gòu)都是同樣的代碼。對(duì)configMAX_PRIORITIES的取值沒有限制。但是configMAX_PRIORITIES的取值還是盡量小，因?yàn)槿≈翟酱笤嚼速M(fèi)內(nèi)存，也浪費(fèi)時(shí)間。
  configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION被定義為0、或者未定義時(shí)，使用此方法。
• 架構(gòu)相關(guān)的優(yōu)化的方法
  架構(gòu)相關(guān)的匯編指令，可以從一個(gè)32位的數(shù)里快速地找出為1的最高位。使用這些指令，可以快速找出優(yōu)先級(jí)最高的、可以運(yùn)行的任務(wù)。
  使用這種方法時(shí)，configMAX_PRIORITIES的取值不能超過32。
  configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION被定義為1時(shí)，使用此方法。

在學(xué)習(xí)調(diào)度方法之前，你只要初略地知道：

• FreeRTOS會(huì)確保最高優(yōu)先級(jí)的、可運(yùn)行的任務(wù)，馬上就能執(zhí)行
• 對(duì)于相同優(yōu)先級(jí)的、可運(yùn)行的任務(wù)，輪流執(zhí)行

這無需記憶，就像我們舉的例子：

• 廚房著火了，當(dāng)然優(yōu)先滅火
• 喂飯、回復(fù)信息同樣重要，輪流做

3.3.2 Tick

對(duì)于同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，它們“輪流”執(zhí)行。怎么輪流？你執(zhí)行一會(huì)，我執(zhí)行一會(huì)。

"一會(huì)"怎么定義？

人有心跳，心跳間隔基本恒定。

FreeRTOS中也有心跳，它使用定時(shí)器產(chǎn)生固定間隔的中斷。這叫Tick、滴答，比如每10ms發(fā)生一次時(shí)鐘中斷。

如下圖：

• 假設(shè)t1、t2、t3發(fā)生時(shí)鐘中斷
• 兩次中斷之間的時(shí)間被稱為時(shí)間片(time slice、tick period)
• 時(shí)間片的長(zhǎng)度由configTICK_RATE_HZ 決定，假設(shè)configTICK_RATE_HZ為100，那么時(shí)間片長(zhǎng)度就是10ms

相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)怎么切換呢？請(qǐng)看下圖：

• 任務(wù)2從t1執(zhí)行到t2
• 在t2發(fā)生tick中斷，進(jìn)入tick中斷處理函數(shù)：
  • 選擇下一個(gè)要運(yùn)行的任務(wù)
  • 執(zhí)行完中斷處理函數(shù)后，切換到新的任務(wù)：任務(wù)1
• 任務(wù)1從t2執(zhí)行到t3
• 從下圖中可以看出，任務(wù)運(yùn)行的時(shí)間并不是嚴(yán)格從t1,t2,t3哪里開始

有了Tick的概念后，我們就可以使用Tick來衡量時(shí)間了，比如：

vTaskDelay(2);  // 等待2個(gè)Tick，假設(shè)configTICK_RATE_HZ=100, Tick周期時(shí)10ms, 等待20ms

// 還可以使用pdMS_TO_TICKS宏把ms轉(zhuǎn)換為tick
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));	 // 等待100ms

注意，基于Tick實(shí)現(xiàn)的延時(shí)并不精確，比如vTaskDelay(2)的本意是延遲2個(gè)Tick周期，有可能經(jīng)過1個(gè)Tick多一點(diǎn)就返回了。

如下圖：

使用vTaskDelay函數(shù)時(shí)，建議以ms為單位，使用pdMS_TO_TICKS把時(shí)間轉(zhuǎn)換為Tick。

這樣的代碼就與configTICK_RATE_HZ無關(guān)，即使配置項(xiàng)configTICK_RATE_HZ改變了，我們也不用去修改代碼。

3.3.3 示例4: 優(yōu)先級(jí)實(shí)驗(yàn)

代碼為：FreeRTOS_04_task_priority

本程序會(huì)創(chuàng)建3個(gè)任務(wù)：

• 任務(wù)1、任務(wù)2：優(yōu)先級(jí)相同，都是1
• 任務(wù)3：優(yōu)先級(jí)最高，是2

任務(wù)1、2代碼如下：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T1\r\n");				
	}
}

void vTask2( void *pvParameters )
{	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T2\r\n");				
	}
}

任務(wù)3代碼如下：

void vTask3( void *pvParameters )
{	
	const TickType_t xDelay3000ms = pdMS_TO_TICKS( 3000UL );		
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T3\r\n");				

		// 如果不休眠的話, 其他任務(wù)無法得到執(zhí)行
		vTaskDelay( xDelay3000ms );
	}
}

main函數(shù)代碼如下：

{
	prvSetupHardware();
	
	xTaskCreate(vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 1, NULL);
	xTaskCreate(vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 1, NULL);
	xTaskCreate(vTask3, "Task 3", 1000, NULL, 2, NULL);

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

運(yùn)行情況如下圖所示：

• 任務(wù)3優(yōu)先執(zhí)行，直到它調(diào)用vTaskDelay主動(dòng)放棄運(yùn)行
• 任務(wù)1、任務(wù)2：輪流執(zhí)行

調(diào)度情況如下圖所示：

3.3.4 示例5: 修改優(yōu)先級(jí)

本節(jié)代碼為：FreeRTOS_05_change_priority。

使用uxTaskPriorityGet來獲得任務(wù)的優(yōu)先級(jí)：

UBaseType_t uxTaskPriorityGet( const TaskHandle_t xTask );

使用參數(shù)xTask來指定任務(wù)，設(shè)置為NULL表示獲取自己的優(yōu)先級(jí)。

使用vTaskPrioritySet 來設(shè)置任務(wù)的優(yōu)先級(jí)：

void vTaskPrioritySet( TaskHandle_t xTask,
                       UBaseType_t uxNewPriority );

使用參數(shù)xTask來指定任務(wù)，設(shè)置為NULL表示設(shè)置自己的優(yōu)先級(jí)；
參數(shù)uxNewPriority表示新的優(yōu)先級(jí)，取值范圍是0~(configMAX_PRIORITIES – 1)。

main函數(shù)的代碼如下，它創(chuàng)建了2個(gè)任務(wù)：任務(wù)1的優(yōu)先級(jí)更高，它先執(zhí)行：

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	/* Task1的優(yōu)先級(jí)更高, Task1先執(zhí)行 */
	xTaskCreate( vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 2, NULL );
	xTaskCreate( vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 1, &xTask2Handle );

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

任務(wù)1的代碼如下：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	UBaseType_t uxPriority;
	
	/* Task1,Task2都不會(huì)進(jìn)入阻塞或者暫停狀態(tài)
	 * 根據(jù)優(yōu)先級(jí)決定誰能運(yùn)行
	 */
	
	/* 得到Task1自己的優(yōu)先級(jí) */
	uxPriority = uxTaskPriorityGet( NULL );
	
	for( ;; )
	{
		printf( "Task 1 is running\r\n" );

		printf("About to raise the Task 2 priority\r\n" );
		
		/* 提升Task2的優(yōu)先級(jí)高于Task1
		 * Task2會(huì)即刻執(zhí)行
 		 */
		vTaskPrioritySet( xTask2Handle, ( uxPriority + 1 ) );
		
		/* 如果Task1能運(yùn)行到這里，表示它的優(yōu)先級(jí)比Task2高
		* 那就表示Task2肯定把自己的優(yōu)先級(jí)降低了
 		 */
	}
}

任務(wù)2的代碼如下：

void vTask2( void *pvParameters )
{
	UBaseType_t uxPriority;

	/* Task1,Task2都不會(huì)進(jìn)入阻塞或者暫停狀態(tài)
	 * 根據(jù)優(yōu)先級(jí)決定誰能運(yùn)行
	 */
	
	/* 得到Task2自己的優(yōu)先級(jí) */
	uxPriority = uxTaskPriorityGet( NULL );
	
	for( ;; )
	{
		/* 能運(yùn)行到這里表示Task2的優(yōu)先級(jí)高于Task1
		 * Task1提高了Task2的優(yōu)先級(jí)
		 */
		printf( "Task 2 is running\r\n" );
		
		printf( "About to lower the Task 2 priority\r\n" );

		/* 降低Task2自己的優(yōu)先級(jí)，讓它小于Task1
		 * Task1得以運(yùn)行
 		 */
		vTaskPrioritySet( NULL, ( uxPriority - 2 ) );
	}
}

調(diào)度情況如下圖所示：

• 1：一開始Task1優(yōu)先級(jí)最高，它先執(zhí)行。它提升了Task2的優(yōu)先級(jí)。
• 2：Task2的優(yōu)先級(jí)最高，它執(zhí)行。它把自己的優(yōu)先級(jí)降低了。
• 3：Task1的優(yōu)先級(jí)最高，再次執(zhí)行。它提升了Task2的優(yōu)先級(jí)。
• 如此循環(huán)。
• 注意：Task1的優(yōu)先級(jí)一直是2，Task2的優(yōu)先級(jí)是3或1，都大于0。所以Idel任務(wù)沒有機(jī)會(huì)執(zhí)行。

3.4 任務(wù)狀態(tài)

以前我們很簡(jiǎn)單地把任務(wù)的狀態(tài)分為2中：運(yùn)行(Runing)、非運(yùn)行(Not Running)。

對(duì)于非運(yùn)行的狀態(tài)，還可以繼續(xù)細(xì)分，比如前面的FreeRTOS_04_task_priority中：

• Task3執(zhí)行vTaskDelay后：處于非運(yùn)行狀態(tài)，要過3秒種才能再次運(yùn)行
• Task3運(yùn)行期間，Task1、Task2也處于非運(yùn)行狀態(tài)，但是它們隨時(shí)可以運(yùn)行
• 這兩種"非運(yùn)行"狀態(tài)就不一樣，可以細(xì)分為：
  • 阻塞狀態(tài)(Blocked)
  • 暫停狀態(tài)(Suspended)
  • 就緒狀態(tài)(Ready)

3.4.1 阻塞狀態(tài)(Blocked)

在日常生活的例子中，母親在電腦前跟同事溝通時(shí)，如果同事一直沒回復(fù)，那么母親的工作就被卡住了、被堵住了、處于阻塞狀態(tài)(Blocked)。重點(diǎn)在于：母親在等待。

在FreeRTOS_04_task_priority實(shí)驗(yàn)中，如果把任務(wù)3中的vTaskDelay調(diào)用注釋掉，那么任務(wù)1、任務(wù)2根本沒有執(zhí)行的機(jī)會(huì)，任務(wù)1、任務(wù)2被"餓死"了(starve)。

在實(shí)際產(chǎn)品中，我們不會(huì)讓一個(gè)任務(wù)一直運(yùn)行，而是使用"事件驅(qū)動(dòng)"的方法讓它運(yùn)行：

• 任務(wù)要等待某個(gè)事件，事件發(fā)生后它才能運(yùn)行
• 在等待事件過程中，它不消耗CPU資源
• 在等待事件的過程中，這個(gè)任務(wù)就處于阻塞狀態(tài)(Blocked)

在阻塞狀態(tài)的任務(wù)，它可以等待兩種類型的事件：

• 時(shí)間相關(guān)的事件
  • 可以等待一段時(shí)間：我等2分鐘
  • 也可以一直等待，直到某個(gè)絕對(duì)時(shí)間：我等到下午3點(diǎn)
• 同步事件：這事件由別的任務(wù)，或者是中斷程序產(chǎn)生
  • 例子1：任務(wù)A等待任務(wù)B給它發(fā)送數(shù)據(jù)
  • 例子2：任務(wù)A等待用戶按下按鍵
  • 同步事件的來源有很多(這些概念在后面會(huì)細(xì)講)：
    • 隊(duì)列(queue)
    • 二進(jìn)制信號(hào)量(binary semaphores)
    • 計(jì)數(shù)信號(hào)量(counting semaphores)
    • 互斥量(mutexes)
    • 遞歸互斥量、遞歸鎖(recursive mutexes)
    • 事件組(event groups)
    • 任務(wù)通知(task notifications)

在等待一個(gè)同步事件時(shí)，可以加上超時(shí)時(shí)間。比如等待隊(duì)里數(shù)據(jù)，超時(shí)時(shí)間設(shè)為10ms：

• 10ms之內(nèi)有數(shù)據(jù)到來：成功返回
• 10ms到了，還是沒有數(shù)據(jù)：超時(shí)返回

3.4.2 暫停狀態(tài)(Suspended)

在日常生活的例子中，母親正在電腦前跟同事溝通，母親可以暫停：

• 好煩啊，我暫停一會(huì)
• 領(lǐng)導(dǎo)說：你暫停一下

FreeRTOS中的任務(wù)也可以進(jìn)入暫停狀態(tài)，唯一的方法是通過vTaskSuspend函數(shù)。函數(shù)原型如下：

void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );

參數(shù)xTaskToSuspend表示要暫停的任務(wù)，如果為NULL，表示暫停自己。

要退出暫停狀態(tài)，只能由別人來操作：

• 別的任務(wù)調(diào)用：vTaskResume
• 中斷程序調(diào)用：xTaskResumeFromISR

實(shí)際開發(fā)中，暫停狀態(tài)用得不多。

3.4.3 就緒狀態(tài)(Ready)

這個(gè)任務(wù)完全準(zhǔn)備好了，隨時(shí)可以運(yùn)行：只是還輪不到它。這時(shí)，它就處于就緒態(tài)(Ready)。

3.4.4 完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

3.5 Delay函數(shù)

3.5.1 兩個(gè)Delay函數(shù)

有兩個(gè)Delay函數(shù)：

• vTaskDelay：至少等待指定個(gè)數(shù)的Tick Interrupt才能變?yōu)榫途w狀態(tài)
• vTaskDelayUntil：等待到指定的絕對(duì)時(shí)刻，才能變?yōu)榫途w態(tài)。

這2個(gè)函數(shù)原型如下：

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay ); /* xTicksToDelay: 等待多少給Tick */

/* pxPreviousWakeTime: 上一次被喚醒的時(shí)間
 * xTimeIncrement: 要阻塞到(pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)
 * 單位都是Tick Count
 */
BaseType_t xTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime,
                            const TickType_t xTimeIncrement );

下面畫圖說明：

• 使用vTaskDelay(n)時(shí)，進(jìn)入、退出vTaskDelay的時(shí)間間隔至少是n個(gè)Tick中斷
• 使用xTaskDelayUntil(&Pre, n)時(shí)，前后兩次退出xTaskDelayUntil的時(shí)間至少是n個(gè)Tick中斷
  • 退出xTaskDelayUntil時(shí)任務(wù)就進(jìn)入的就緒狀態(tài)，一般都能得到執(zhí)行機(jī)會(huì)
  • 所以可以使用xTaskDelayUntil來讓任務(wù)周期性地運(yùn)行

3.5.2 示例6: Delay

本節(jié)代碼為：FreeRTOS_06_taskdelay。

本程序會(huì)創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)：

• Task1：
  • 高優(yōu)先級(jí)
  • 設(shè)置變量flag為1，然后調(diào)用vTaskDelay(xDelay50ms);或vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xDelay50ms);
• Task2：
  • 低優(yōu)先級(jí)
  • 設(shè)置變量flag為0

main函數(shù)代碼如下：

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	/* Task1的優(yōu)先級(jí)更高, Task1先執(zhí)行 */
	xTaskCreate( vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 2, NULL );
	xTaskCreate( vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 1, NULL );

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

Task1的代碼中使用條件開關(guān)來選擇Delay函數(shù)，把#if 1改為#if 0就可以使用vTaskDelayUntil，代碼如下：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	const TickType_t xDelay50ms = pdMS_TO_TICKS( 50UL );
	TickType_t xLastWakeTime;
	int i;
	
	/* 獲得當(dāng)前的Tick Count */
	xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
			
	for( ;; )
	{
		flag = 1;
		
		/* 故意加入多個(gè)循環(huán)，讓程序運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn) */
		for (i = 0; i <5; i++)
			printf( "Task 1 is running\r\n" );

#if 1		
		vTaskDelay(xDelay50ms);
#else		
		vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xDelay50ms);
#endif		
	}
}

Task2的代碼如下：

void vTask2( void *pvParameters )
{
	for( ;; )
	{
		flag = 0;
		printf( "Task 2 is running\r\n" );
	}
}

使用Keil的邏輯分析觀察flag變量的bit波形，如下：

• flag為1時(shí)表示Task1在運(yùn)行，flag為0時(shí)表示Task2在運(yùn)行，也就是Task1處于阻塞狀態(tài)
• vTaskDelay：指定的是阻塞的時(shí)間
• vTaskDelayUntil：指定的是任務(wù)執(zhí)行的間隔、周期

3.6 空閑任務(wù)及其鉤子函數(shù)

3.6.1 介紹

在FreeRTOS_03_delete_task的實(shí)驗(yàn)里，我們體驗(yàn)過空閑任務(wù)(Idle任務(wù))的作用：釋放被刪除的任務(wù)的內(nèi)存。

除了上述目的之外，為什么必須要有空閑任務(wù)？一個(gè)良好的程序，它的任務(wù)都是事件驅(qū)動(dòng)的：平時(shí)大部分時(shí)間處于阻塞狀態(tài)。有可能我們自己創(chuàng)建的所有任務(wù)都無法執(zhí)行，但是調(diào)度器必須能找到一個(gè)可以運(yùn)行的任務(wù)：所以，我們要提供空閑任務(wù)。在使用vTaskStartScheduler()函數(shù)來創(chuàng)建、啟動(dòng)調(diào)度器時(shí)，這個(gè)函數(shù)內(nèi)部會(huì)創(chuàng)建空閑任務(wù)：

• 空閑任務(wù)優(yōu)先級(jí)為0：它不能阻礙用戶任務(wù)運(yùn)行
• 空閑任務(wù)要么處于就緒態(tài)，要么處于運(yùn)行態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)阻塞

空閑任務(wù)的優(yōu)先級(jí)為0，這意味著一旦某個(gè)用戶的任務(wù)變?yōu)榫途w態(tài)，那么空閑任務(wù)馬上被切換出去，讓這個(gè)用戶任務(wù)運(yùn)行。在這種情況下，我們說用戶任務(wù)"搶占"(pre-empt)了空閑任務(wù)，這是由調(diào)度器實(shí)現(xiàn)的。

要注意的是：如果使用vTaskDelete()來刪除任務(wù)，那么你就要確?？臻e任務(wù)有機(jī)會(huì)執(zhí)行，否則就無法釋放被刪除任務(wù)的內(nèi)存。

我們可以添加一個(gè)空閑任務(wù)的鉤子函數(shù)(Idle Task Hook Functions)，空閑任務(wù)的循環(huán)每執(zhí)行一次，就會(huì)調(diào)用一次鉤子函數(shù)。鉤子函數(shù)的作用有這些：

• 執(zhí)行一些低優(yōu)先級(jí)的、后臺(tái)的、需要連續(xù)執(zhí)行的函數(shù)
• 測(cè)量系統(tǒng)的空閑時(shí)間：空閑任務(wù)能被執(zhí)行就意味著所有的高優(yōu)先級(jí)任務(wù)都停止了，所以測(cè)量空閑任務(wù)占據(jù)的時(shí)間，就可以算出處理器占用率。
• 讓系統(tǒng)進(jìn)入省電模式：空閑任務(wù)能被執(zhí)行就意味著沒有重要的事情要做，當(dāng)然可以進(jìn)入省電模式了。

空閑任務(wù)的鉤子函數(shù)的限制：

• 不能導(dǎo)致空閑任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)、暫停狀態(tài)
• 如果你會(huì)使用vTaskDelete()來刪除任務(wù)，那么鉤子函數(shù)要非常高效地執(zhí)行。如果空閑任務(wù)移植卡在鉤子函數(shù)里的話，它就無法釋放內(nèi)存。

3.6.2 使用鉤子函數(shù)的前提

在FreeRTOS\Source\tasks.c中，可以看到如下代碼，所以前提就是：

• 把這個(gè)宏定義為1：configUSE_IDLE_HOOK
• 實(shí)現(xiàn)vApplicationIdleHook函數(shù)

3.7 調(diào)度算法

3.7.1 重要概念

這些知識(shí)在前面都提到過了，這里總結(jié)一下。

正在運(yùn)行的任務(wù)，被稱為"正在使用處理器"，它處于運(yùn)行狀態(tài)。在單處理系統(tǒng)中，任何時(shí)間里只能有一個(gè)任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)。

非運(yùn)行狀態(tài)的任務(wù)，它處于這3中狀態(tài)之一：阻塞(Blocked)、暫停(Suspended)、就緒(Ready)。就緒態(tài)的任務(wù)，可以被調(diào)度器挑選出來切換為運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度器永遠(yuǎn)都是挑選最高優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)并讓它進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

阻塞狀態(tài)的任務(wù)，它在等待"事件"，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)任務(wù)就會(huì)進(jìn)入就緒狀態(tài)。事件分為兩類：時(shí)間相關(guān)的事件、同步事件。所謂時(shí)間相關(guān)的事件，就是設(shè)置超時(shí)時(shí)間：在指定時(shí)間內(nèi)阻塞，時(shí)間到了就進(jìn)入就緒狀態(tài)。使用時(shí)間相關(guān)的事件，可以實(shí)現(xiàn)周期性的功能、可以實(shí)現(xiàn)超時(shí)功能。同步事件就是：某個(gè)任務(wù)在等待某些信息，別的任務(wù)或者中斷服務(wù)程序會(huì)給它發(fā)送信息。怎么"發(fā)送信息"？方法很多，有：任務(wù)通知(task notification)、隊(duì)列(queue)、事件組(event group)、信號(hào)量(semaphoe)、互斥量(mutex)等。這些方法用來發(fā)送同步信息，比如表示某個(gè)外設(shè)得到了數(shù)據(jù)。

3.7.2 配置調(diào)度算法

所謂調(diào)度算法，就是怎么確定哪個(gè)就緒態(tài)的任務(wù)可以切換為運(yùn)行狀態(tài)。

通過配置文件FreeRTOSConfig.h的兩個(gè)配置項(xiàng)來配置調(diào)度算法：configUSE_PREEMPTION、configUSE_TIME_SLICING。

還有第三個(gè)配置項(xiàng)：configUSE_TICKLESS_IDLE，它是一個(gè)高級(jí)選項(xiàng)，用于關(guān)閉Tick中斷來實(shí)現(xiàn)省電，后續(xù)單獨(dú)講解?，F(xiàn)在我們假設(shè)configUSE_TICKLESS_IDLE被設(shè)為0，先不使用這個(gè)功能。

調(diào)度算法的行為主要體現(xiàn)在兩方面：高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)先運(yùn)行、同優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)如何被選中。調(diào)度算法要確保同優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)，能"輪流"運(yùn)行，策略是"輪轉(zhuǎn)調(diào)度"(Round Robin Scheduling)。輪轉(zhuǎn)調(diào)度并不保證任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間是公平分配的，我們還可以細(xì)化時(shí)間的分配方法。

從3個(gè)角度統(tǒng)一理解多種調(diào)度算法：

可否搶占？高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能否優(yōu)先執(zhí)行(配置項(xiàng): configUSE_PREEMPTION)

• 可以：被稱作"可搶占調(diào)度"(Pre-emptive)，高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)馬上執(zhí)行，下面再細(xì)化。
• 不可以：不能搶就只能協(xié)商了，被稱作"合作調(diào)度模式"(Co-operative Scheduling)
  • 當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行時(shí)，更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒了也不能馬上運(yùn)行，只能等待當(dāng)前任務(wù)主動(dòng)讓出CPU資源。
  • 其他同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)也只能等待：更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)都不能搶占，平級(jí)的更應(yīng)該老實(shí)點(diǎn)

可搶占的前提下，同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)是否輪流執(zhí)行(配置項(xiàng)：configUSE_TIME_SLICING)

• 輪流執(zhí)行：被稱為"時(shí)間片輪轉(zhuǎn)"(Time Slicing)，同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)輪流執(zhí)行，你執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片、我再執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片
• 不輪流執(zhí)行：英文為"without Time Slicing"，當(dāng)前任務(wù)會(huì)一直執(zhí)行，直到主動(dòng)放棄、或者被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占

在"可搶占"+"時(shí)間片輪轉(zhuǎn)"的前提下，進(jìn)一步細(xì)化：空閑任務(wù)是否讓步于用戶任務(wù)(配置項(xiàng)：configIDLE_SHOULD_YIELD)

• 空閑任務(wù)低人一等，每執(zhí)行一次循環(huán)，就看看是否主動(dòng)讓位給用戶任務(wù)
• 空閑任務(wù)跟用戶任務(wù)一樣，大家輪流執(zhí)行，沒有誰更特殊

列表如下：

注：

• A：可搶占+時(shí)間片輪轉(zhuǎn)+空閑任務(wù)讓步
• B：可搶占+時(shí)間片輪轉(zhuǎn)+空閑任務(wù)不讓步
• C：可搶占+非時(shí)間片輪轉(zhuǎn)+空閑任務(wù)讓步
• D：可搶占+非時(shí)間片輪轉(zhuǎn)+空閑任務(wù)不讓步
• E：合作調(diào)度

3.7.3 示例7: 調(diào)度

本節(jié)代碼為：FreeRTOS_07_scheduler。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)都是基于這個(gè)程序，通過修改配置項(xiàng)來觀察效果。

代碼里創(chuàng)建了3個(gè)任務(wù)：Task1、Task2的優(yōu)先級(jí)都是0，跟空閑任務(wù)一樣，Task3優(yōu)先級(jí)最高為2。程序里定義了4個(gè)全局變量，當(dāng)某個(gè)的任務(wù)執(zhí)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的變量就被設(shè)為1，可以通過Keil的邏輯分析儀查看任務(wù)切換情況：

static volatile int flagIdleTaskrun = 0;  // 空閑任務(wù)運(yùn)行時(shí)flagIdleTaskrun=1
static volatile int flagTask1run = 0;     // 任務(wù)1運(yùn)行時(shí)flagTask1run=1
static volatile int flagTask2run = 0;     // 任務(wù)2運(yùn)行時(shí)flagTask2run=1
static volatile int flagTask3run = 0;     // 任務(wù)3運(yùn)行時(shí)flagTask3run=1

main函數(shù)代碼如下：

int main( void )
{
	prvSetupHardware();
	
	xTaskCreate(vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 0, NULL);
	xTaskCreate(vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 0, NULL);
	xTaskCreate(vTask3, "Task 3", 1000, NULL, 2, NULL);

	/* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
	vTaskStartScheduler();

	/* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
	return 0;
}

任務(wù)1、任務(wù)2代碼如下，它們是"連續(xù)任務(wù)"(continuous task)：

void vTask1( void *pvParameters )
{
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		flagIdleTaskrun = 0;
		flagTask1run = 1;
		flagTask2run = 0;
		flagTask3run = 0;
		
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T1\r\n");				
	}
}

void vTask2( void *pvParameters )
{	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		flagIdleTaskrun = 0;
		flagTask1run = 0;
		flagTask2run = 1;
		flagTask3run = 0;
		
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T2\r\n");				
	}
}

任務(wù)3代碼如下，它會(huì)調(diào)用vTaskDelay，這樣別的任務(wù)才可以運(yùn)行：

void vTask3( void *pvParameters )
{	
	const TickType_t xDelay5ms = pdMS_TO_TICKS( 5UL );		
	
	/* 任務(wù)函數(shù)的主體一般都是無限循環(huán) */
	for( ;; )
	{
		flagIdleTaskrun = 0;
		flagTask1run = 0;
		flagTask2run = 0;
		flagTask3run = 1;
		
		/* 打印任務(wù)的信息 */
		printf("T3\r\n");				

		// 如果不休眠的話, 其他任務(wù)無法得到執(zhí)行
		vTaskDelay( xDelay5ms );
	}
}

提供了一個(gè)空閑任務(wù)的鉤子函數(shù)：

void vApplicationIdleHook(void)
{
	flagIdleTaskrun = 1;
	flagTask1run = 0;
	flagTask2run = 0;
	flagTask3run = 0;	
	
	/* 故意加入打印讓flagIdleTaskrun變?yōu)?的時(shí)間維持長(zhǎng)一點(diǎn) */
	printf("Id\r\n");				
}

3.7.4 對(duì)比效果: 搶占與否

在FreeRTOSConfig.h中，定義這樣的宏，對(duì)比邏輯分析儀的效果：

// 實(shí)驗(yàn)1：搶占
#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_TIME_SLICING      1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

// 實(shí)驗(yàn)2：不搶占
#define configUSE_PREEMPTION		0
#define configUSE_TIME_SLICING      1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

從下面的對(duì)比圖可以知道：

• 搶占時(shí)：高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒時(shí)，就可以馬上執(zhí)行
• 不搶占時(shí)：優(yōu)先級(jí)失去意義了，既然不能搶占就只能協(xié)商了，圖中任務(wù)1一直在運(yùn)行(一點(diǎn)都沒有協(xié)商精神)，其他任務(wù)都無法執(zhí)行。即使任務(wù)3的vTaskDelay已經(jīng)超時(shí)、即使它的優(yōu)先級(jí)更高，都沒辦法執(zhí)行。

3.7.5 對(duì)比效果: 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)與否

在FreeRTOSConfig.h中，定義這樣的宏，對(duì)比邏輯分析儀的效果：

// 實(shí)驗(yàn)1：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)
#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_TIME_SLICING      1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

// 實(shí)驗(yàn)2：時(shí)間片不輪轉(zhuǎn)
#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_TIME_SLICING      0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

從下面的對(duì)比圖可以知道：

• 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)：在Tick中斷中會(huì)引起任務(wù)切換
• 時(shí)間片不輪轉(zhuǎn)：高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒時(shí)會(huì)引起任務(wù)切換，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)不再運(yùn)行時(shí)也會(huì)引起任務(wù)切換?？梢钥吹饺蝿?wù)3就緒后可以馬上執(zhí)行，它運(yùn)行完畢后導(dǎo)致任務(wù)切換。其他時(shí)間沒有任務(wù)切換，可以看到任務(wù)1、任務(wù)2都運(yùn)行了很長(zhǎng)時(shí)間。

3.7.6 對(duì)比效果: 空閑任務(wù)讓步

在FreeRTOSConfig.h中，定義這樣的宏，對(duì)比邏輯分析儀的效果：

// 實(shí)驗(yàn)1：空閑任務(wù)讓步
#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_TIME_SLICING      1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

// 實(shí)驗(yàn)2：空閑任務(wù)不讓步
#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_TIME_SLICING      1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		0

從下面的對(duì)比圖可以知道：

• 讓步時(shí)：在空閑任務(wù)的每個(gè)循環(huán)中，會(huì)主動(dòng)讓出處理器，從圖中可以看到flagIdelTaskrun的波形很小
• 不讓步時(shí)：空閑任務(wù)跟任務(wù)1、任務(wù)2同等待遇，它們的波形寬度是差不多的