FreeRTOS源码解析（2）任务挂起与恢复

1.任务挂起

• 功能 ：将指定任务挂起。被挂起的任务不再参与调度，直到被其他任务调用 vTaskResume() 恢复。

• 参数 ：xTaskToSuspend 是要挂起的任务句柄，若为 NULL 则挂起调用者自身。

• 注意 ：挂起不同于删除，任务控制块和栈内存不会被释放 ，只是任务状态变为 Suspended，挂起期间保留所有资源，可以被唤醒

  void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend )
  {
  TCB_t * pxTCB;

        taskENTER_CRITICAL();       //程序进入临界段
        {
            /* If null is passed in here then it is the running task that is
             * being suspended. */
            /* 若传入 NULL，返回当前任务（即自挂起），反之返回该任务 */
            pxTCB = prvGetTCBFromHandle( xTaskToSuspend );
  
            traceTASK_SUSPEND( pxTCB );     //跟踪宏，用户可自定义用于参数检查，默认未实现
  
            /* Remove task from the ready/delayed list and place in the
             * suspended list. */
            /* 将该任务从就绪/延迟任务列表中删除 */
            /* 注意：挂起任务会自动移除任何当前的阻塞延时（即延时状态被取消，但任务不会重新就绪，而是直接挂起） */
            if( uxListRemove( &( pxTCB->xStateListItem ) ) == ( UBaseType_t ) 0 )
            {
                /* 返回0表示移除元素后该优先级链表变空，因此需要复位优先级位 */
                taskRESET_READY_PRIORITY( pxTCB->uxPriority );  //清除就绪位图中该优先级位，以便调度器知道该优先级不再有就绪任务
            }
            else
            {
                mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //用于代码覆盖率测试的宏，此处等价于一个空语句
            }
  
            /* 处理事件等待列表  如果任务正阻塞在事件上（容器非空），则将其从该事件列表中移除；否则不做处理 */
            /* 如果任务正阻塞在某个事件（如队列、信号量、事件组）上，将它从该事件的等待列表中移除。
             * 一旦挂起，任务不再等待任何事件，必须脱离等待队列，否则该事件对象可能保留无效的等待项，导致后续出错 */
            /* Is the task waiting on an event also? */
            if( listLIST_ITEM_CONTAINER( &( pxTCB->xEventListItem ) ) != NULL )
            {
                ( void ) uxListRemove( &( pxTCB->xEventListItem ) );
            }
            else
            {
                mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //用于代码覆盖率测试的宏，此处等价于一个空语句
            }
  
            /* 将任务的状态列表项插入全局挂起列表 xSuspendedTaskList 的末尾
             * 插入末尾而非按优先级排序，因为挂起任务不参与调度，排序无意义，仅用作收纳 */
            vListInsertEnd( &xSuspendedTaskList, &( pxTCB->xStateListItem ) );
  
            /* 如果启用了任务通知功能，每个任务有 configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES 个通知状态 */
            #if ( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )
            {
                BaseType_t x;
  
                for( x = 0; x < configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES; x++ )
                {
                    /* 如果某通知状态为 taskWAITING_NOTIFICATION（即任务正等待一个通知而阻塞），由于任务将挂起，还没有收到通知，
                     * 此处直接将状态改为 taskNOT_WAITING_NOTIFICATION，表示不再等待 */
                    if( pxTCB->ucNotifyState[ x ] == taskWAITING_NOTIFICATION )
                    {
                        /* The task was blocked to wait for a notification, but is
                         * now suspended, so no notification was received. */
                        pxTCB->ucNotifyState[ x ] = taskNOT_WAITING_NOTIFICATION;
                    }
                }
            }
            #endif /* if ( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 ) */
        }
        taskEXIT_CRITICAL();        //程序退出临界段
  
        /* 如果调度器处于运行状态，则重新计算下一次任务解除阻塞的时间【临界段中运行，防止状态中途改变】 */
        if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
        {
            /* Reset the next expected unblock time in case it referred to the
             * task that is now in the Suspended state. */
            taskENTER_CRITICAL();       //程序进入临界段
            {
                prvResetNextTaskUnblockTime();      //刷新下一个任务的阻塞时间
            }
            taskEXIT_CRITICAL();        //程序退出临界段
        }
        else
        {
            mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //用于代码覆盖率测试的宏，此处等价于一个空语句
        }
  
        /* 如果挂起的是当前任务，进行任务切换处理 */
        if( pxTCB == pxCurrentTCB )
        {
            /* 任务调度器处于运行状态，触发 PendSV 异常，执行上下文切换到其他就绪任务 */
            if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
            {
                /* The current task has just been suspended. */
                configASSERT( uxSchedulerSuspended == 0 );
                portYIELD_WITHIN_API();
            }
            else        //调度器未运行
            {
                /* The scheduler is not running, but the task that was pointed
                 * to by pxCurrentTCB has just been suspended and pxCurrentTCB
                 * must be adjusted to point to a different task. */
                /* 如果挂起任务列表的长度等于系统中任务总数，说明所有任务都已被挂起，没有就绪任务了。
                 * 这时设置 pxCurrentTCB = NULL，表示当前没有可运行的任务。等到将来有新任务创建或某个任务被恢复时，调度器会再次指定当前任务 */
                if( listCURRENT_LIST_LENGTH( &xSuspendedTaskList ) == uxCurrentNumberOfTasks ) /*lint !e931 Right has no side effect, just volatile. */
                {
                    /* No other tasks are ready, so set pxCurrentTCB back to
                     * NULL so when the next task is created pxCurrentTCB will
                     * be set to point to it no matter what its relative priority
                     * is. */
                    pxCurrentTCB = NULL;
                }
                /* 否则：系统中还有其他任务不在挂起列表中（即仍处于就绪或阻塞态），调用 vTaskSwitchContext()
                 * 选择一个新的最高优先级任务作为 pxCurrentTCB。这发生在调度器未启动时，所以直接进行软件切换而不是 pendSV。 */
                else    
                {
                    vTaskSwitchContext();
                }
            }
        }
        else
        {
            mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //用于代码覆盖率测试的宏，此处等价于一个空语句
        }
    }

2.任务恢复

• 功能：将一个先前被挂起的任务恢复为就绪状态，使其重新参与调度。

• 参数 ：xTaskToResume 为要恢复的任务句柄。

• 关键约束 ：不能 是 NULL，也不能是当前正在执行的任务（因为当前任务不可能是挂起状态）

  void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume )
  {
  TCB_t * const pxTCB = xTaskToResume;

        /* It does not make sense to resume the calling task. */
        /* 断言确保参数不为 NULL */
        configASSERT( xTaskToResume );
  
        /* The parameter cannot be NULL as it is impossible to resume the
         * currently executing task. */
        /* 只有在恢复非当前任务且非空时才执行实际操作 */
        if( ( pxTCB != pxCurrentTCB ) && ( pxTCB != NULL ) )
        {
            taskENTER_CRITICAL();       //程序进入临界段
            {
                /* 只有确实被挂起的任务才需要恢复。如果任务处于就绪、阻塞、运行或删除状态，这个检查会失败，直接跳过 */
                if( prvTaskIsTaskSuspended( pxTCB ) != pdFALSE )
                {
                    traceTASK_RESUME( pxTCB );      //调试宏，需要用户自己实现
  
                    /* The ready list can be accessed even if the scheduler is
                     * suspended because this is inside a critical section. */
                    /* 将任务的状态列表项从 xSuspendedTaskList 中摘除 */
                    ( void ) uxListRemove( &( pxTCB->xStateListItem ) );
                    /* /* 将任务加入就绪队列：尾插到对应优先级链表，并置位就绪位图 */ */
                    prvAddTaskToReadyList( pxTCB );
  
                    /* A higher priority task may have just been resumed. */
                    /* 如果刚恢复的任务优先级大于或等于当前任务的优先级，就需要进行一次调度判断 */
                    if( pxTCB->uxPriority >= pxCurrentTCB->uxPriority )
                    {
                        /* This yield may not cause the task just resumed to run,
                         * but will leave the lists in the correct state for the
                         * next yield. */
                        /* 在抢占式调度（configUSE_PREEMPTION == 1）时，等于 portYIELD()，立即触发 PendSV 进行上下文切换。
                         * 在合作式调度时，是空宏，不强制切换，等待当前任务主动让出 CPU。 */
                        taskYIELD_IF_USING_PREEMPTION();
                    }
                    else
                    {
                        mtCOVERAGE_TEST_MARKER();   //代码覆盖率测试，实际为空语句
                    }
                }
                else
                {
                    mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //代码覆盖率测试，实际为空语句
                }
            }
            taskEXIT_CRITICAL();        //程序退出临界段
        }
        else
        {
            mtCOVERAGE_TEST_MARKER();       //代码覆盖率测试，实际为空语句
        }
    }

3.就绪位图

3.1 定义

就绪位图是 FreeRTOS 多优先级调度的"索引"：

• 一个整数（通常 UBaseType_t，32 位），每一位代表一个优先级是否有任务就绪。
• bit0 → 优先级 0，bit1 → 优先级 1，...，bit31 → 优先级 31。
• 如果某优先级有就绪任务，对应位置 1；该优先级就绪列表为空，则对应位清 0

3.2 核心作用

调度器利用硬件前导零计数指令（__clz）在 O(1) 时间内找到最高就绪优先级，从而快速选出下一个运行任务，延迟恒定

3.3 如果优先级数量超过32个怎么办？

你的定义基于 32 位整数 ，隐含了 configMAX_PRIORITIES ≤ 32。

如果配置的优先级数超过 32，FreeRTOS 会自动使用多个 32 位字组成就绪位图数组，例如：

#define portPRIORITY_GROUPS   ( ( configMAX_PRIORITIES + 31 ) / 32 )
static UBaseType_t uxReadyPriorities[ portPRIORITY_GROUPS ];

4.声明

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