STM32FreeRtos入门(四)——任务状态和调度

文章目录

前言
一、任务状态
二、任务调度
总结

前言

前面讲述了任务创建和任务删除

但是系统还缺少了最主要的任务调度，状态，优先级等。这章讲优先级

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、任务状态

举例：打游戏

创建：打开，运行游戏

Running ：进入对局，正在进行游玩的对局
Ready ：匹配中，等待进入对局/掉线了等待重连。
Blocked ：服务器维护，暂时玩不了。等待服务器恢复才能继续游玩

所以，Blocked 下一状态是Ready
Suspended ：玩不下去游戏，上厕所，打电话，睡着了等等。但是后台还挂着。恢复了继续玩。同上，下一状态是Ready
Deleted：关闭游戏

示例代码

c 复制代码

void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
	uint8_t dev, data;
    int len;
	int status;
	
	TaskHandle_t xSoundTaskHandle = NULL;
	BaseType_t ret;
	
  LCD_Init();
  LCD_Clear();
  
	
    IRReceiver_Init();
	LCD_PrintString(0,0,"Waiting music");
    while (1)
    {
					/* 读取红外遥控器，创建播放任务或者删除播放任务 */	
			if(0==IRReceiver_Read(&dev,&data))
			{
				if(data==0xa8)
				{
					extern void PlayMusic(void *params);
					if(xSoundTaskHandle==NULL)
					{
						LCD_ClearLine(0,0);
						LCD_PrintString(0,0,"Create music");
				  	ret = xTaskCreate(PlayMusic, "SoundTask", 128, NULL, osPriorityNormal, &xSoundTaskHandle);
						status=1;
					}
					else
					{
						if(status)
						{
						/*暂停或恢复*/
						LCD_ClearLine(0,0);
						LCD_PrintString(0,0,"Suspend music");
						vTaskSuspend(xSoundTaskHandle);
						PassiveBuzzer_Control(0);
							status=0;
						}
						else
						{
						LCD_ClearLine(0,0);
				    	LCD_PrintString(0,0,"Resume music");
						vTaskResume(xSoundTaskHandle);
							status=1;
						}
					}
				}
				
				else if(data==0xa2)
				{
					if(xSoundTaskHandle!=NULL)
					{
					LCD_ClearLine(0,0);
					LCD_PrintString(0,0,"Delete music");
					vTaskDelete(xSoundTaskHandle);
					PassiveBuzzer_Control(0);
					xSoundTaskHandle=NULL;
					}
				}	
			}
    }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

二、任务调度

调度，肯定就是任务之间的切换，包括延时等
FreeRTOS 是基于优先级的抢占式调度器，核心原则是：始终运行就绪态中优先级最高的任务。

调度策略
抢占式调度：高优先级任务就绪时，会立即抢占低优先级任务的处理器资源（低优先级任务被暂停，进入就绪态）。
时间片调度（同优先级任务）：若多个任务优先级相同且均为就绪态，调度器会按时间片（由 configTICK_RATE_HZ 定义的系统节拍周期）轮流调度它们，实现 "并发" 效果。
调度触发时机
系统节拍中断：由定时器产生的周期性中断（SysTick），是最常见的调度触发点（如任务延时到期、时间片轮转）。
任务状态变化：如高优先级任务从阻塞态转为就绪态、任务主动调用 taskYIELD() 放弃处理器等。
中断服务程序（ISR）：ISR 中释放资源（如信号量）可能导致高优先级任务就绪，此时需调用 portYIELD_FROM_ISR() 触发调度。

1.函数说明

代码如下（示例）：

任务创建与删除
xTaskCreate() 创建一个新的任务并将其添加到就绪列表（动态内存分配，依赖 configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 配置）。参数包括任务函数、任务名、栈大小、参数、优先级、任务句柄（输出）。
xTaskCreateStatic() 静态创建任务（需手动指定栈和任务控制块内存，不依赖动态内存，依赖 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION）。
vTaskDelete() 删除指定任务，被删除的任务将从就绪 / 阻塞 / 挂起列表中移除，其资源（若动态分配）会在空闲任务中释放。
任务阻塞与延时
vTaskDelay() 让当前任务进入阻塞状态一段指定时间（以系统节拍 tick 为单位），时间到后自动进入就绪态。注意：延时是 "相对时间"，从调用时刻开始计算。
vTaskDelayUntil() 让任务按照 "绝对时间" 周期性阻塞（适合需要固定周期执行的任务），确保任务执行间隔稳定，不受调度延迟影响。
xTaskAbortDelay() 强制唤醒一个因 vTaskDelay()、vTaskDelayUntil() 或阻塞在信号量 / 队列等上的任务，使其立即进入就绪态。
任务优先级管理
vTaskPrioritySet() 动态修改指定任务的优先级。
uxTaskPriorityGet() 获取指定任务的当前优先级。
vTaskPriorityInherit() / vTaskPriorityDisinherit() 用于互斥锁（xSemaphoreCreateMutex()）的优先级继承机制，防止优先级反转（自动提升低优先级任务的优先级）。
任务挂起 / 恢复的扩展
vTaskSuspendAll() 挂起所有任务（包括调度器），仅允许当前任务运行，直到调用 xTaskResumeAll() 恢复。注意：此函数不挂起中断，且期间不能调用可能引起上下文切换的函数（如 vTaskDelay()）。
xTaskResumeAll() 恢复被 vTaskSuspendAll() 挂起的所有任务和调度器，返回值指示恢复期间是否有任务需要运行（pdTRUE 表示需要上下文切换）。
xTaskResumeFromISR() 在中断服务程序（ISR）中恢复被挂起的任务，返回值为 pdTRUE 时需触发上下文切换（通过 portYIELD_FROM_ISR()）。
任务状态查询
eTaskGetState() 获取指定任务的当前状态（如运行、就绪、阻塞、挂起等，返回 eTaskState 枚举值）。
uxTaskGetNumberOfTasks() 获取当前系统中存在的任务总数（包括所有状态的任务）。
vTaskList() 生成任务状态列表字符串（包含任务名、状态、优先级、栈剩余空间等信息），需配置 configUSE_TRACE_FACILITY 为 1。
调度器控制
vTaskStartScheduler() 启动 FreeRTOS 调度器，开始任务调度（通常在 main() 中初始化所有任务后调用）。
vTaskEndScheduler() 停止调度器并释放所有资源（仅部分平台支持，如 x86，嵌入式平台较少使用）。
任务切换触发
taskYIELD() 强制当前任务放弃 CPU 使用权，触发一次上下文切换（让就绪态中最高优先级的任务运行）。
portYIELD_FROM_ISR() 在中断服务程序中触发上下文切换（需配合 xTaskResumeFromISR() 等函数的返回值使用）。

这些函数共同构成了 FreeRTOS 的任务调度机制，使用时需结合具体场景（如是否在中断中、是否需要动态内存、任务优先级设计等），并确保配置项（FreeRTOSConfig.h）与函数功能匹配。

2.任务调度

前面讲了，删除任务必须自杀或者他杀；

c 复制代码

void Led_Test(void)
{
	int i;
    Led_Init();
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        Led_Control(LED_GREEN, 1);
        mdelay(500);
        Led_Control(LED_GREEN, 0);
        mdelay(500);
    }
		vTaskDelete(NULL);//不自杀或者他杀，系统崩溃
}

任务他杀后，"收尸"(释放TCB，回收栈)工作由执行他杀任务清除。自杀后，由空闲任务进行"收尸"(释放TCB，回收栈)， 若一直没有空闲任务进行"收尸"，则栈被使用完，系统崩溃

编程习惯可以尽量避免这种情况；

1，事件驱动

2，延时函数不要用死循环

c 复制代码

void Led_Test(void)
{
	int i;
    Led_Init();
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        Led_Control(LED_GREEN, 1);
        //mdelay(500);
        vTaskDelay(500);
        Led_Control(LED_GREEN, 0);
        //mdelay(500);
	 	vTaskDelay(500);
    }
		vTaskDelete(NULL);//不自杀或者他杀，系统崩溃
}

自杀后，由空闲任务进行"收尸"(释放TCB，回收栈)

调度器函数中会自己创建空闲任务

3.延时函数区别

vTaskDelay()让当前任务从就绪态进入阻塞状态一段指定时间

使用此函数，系统任务切换延时时间近乎于指定时间

vTaskDelayUntil()让任务按照 "绝对时间" 周期性阻塞，确保任务执行间隔稳定，不受调度延迟影响。

vTaskDelayUntil(&PreTime,500);

系统任务切换时间间隔不确定，为了前面的if部分，使延时总体为500ms

c 复制代码

void LcdPrintTask(void *params)
{
	struct TaskPrintInfo *pInfo = params;
	uint32_t cnt = 0;
	int len;
	BaseType_t PreTime;
	uint64_t t1,t2;
	
	PreTime=xTaskGetTickCount();
	while (1)
	{
		/* 打印信息 */
		if (g_LCDCanUse)
		{
			g_LCDCanUse = 0;
			len = LCD_PrintString(pInfo->x, pInfo->y, pInfo->name);
			len += LCD_PrintString(len, pInfo->y, ":");
			LCD_PrintSignedVal(len, pInfo->y, cnt++);
			g_LCDCanUse = 1;
			mdelay(cnt & 0x3);
		}
		t1=system_get_ns();
		//vTaskDelay(500);
		vTaskDelayUntil(&PreTime,500);
		t2=system_get_ns();
		LCD_ClearLine(pInfo->x, pInfo->y+2);
		LCD_PrintSignedVal(pInfo->x, pInfo->y+2,t2-t1);
	}
}

总结

FreeRTOS 通过优先级抢占和时间片调度实现高效的任务管理，任务状态的切换由事件（如延时、信号量）和调度器共同控制。理解这些机制是使用 FreeRTOS 进行多任务编程的基础。
FreeRTOS 是基于优先级的抢占式调度器，核心原则是：始终运行就绪态中优先级最高的任务。