FreeRTOS——静态任务创建与删除

最近开始啃 FreeRTOS，上一篇用的都是动态方式创建任务，这次专门上手试了静态任务创建，顺便结合之前做多任务删除的例子做了一遍实验。静态分配内存也是实际项目里常用的写法，稳定性更好，还能避免内存碎片，这里把完整代码、运行效果和实操步骤记录下来，方便自己后续回顾，也给刚入门的小伙伴做个参考。

一、实验整体说明

本次实验基于 STM32 搭配 FreeRTOS，整体功能和之前的例子差不多，核心改动是把动态创建任务换成了静态创建。实验逻辑：

一共设计三个任务：开始任务、任务 1、任务 2；
开始任务负责创建另外两个业务任务，完成工作后自行删除；
任务 1 优先级更高，控制 LED0 每秒翻转一次，同时做计数，当计数到 5 时，调用接口删除任务 2；
任务 2 控制 LED1 每秒闪烁，正常运行直到被任务 2 删除；
任务被删除后，对应的 LED 停止闪烁，串口也不再输出该任务的日志。

额外提一点，选择静态创建任务，就需要手动给 FreeRTOS 自带的空闲任务、软件定时器任务分配内存，这也是静态模式和动态模式最大的区别之一。

二、完整实验代码

复制代码

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

// 开始任务相关配置
#define START_TASK_SIZE 120
#define START_TASK_PRIO 1
StackType_t StartTaskStack[START_TASK_SIZE];
StaticTask_t StartTaskTCB;
TaskHandle_t StartTask_Handle;
void start_task( void * pvParameters );

// 任务1相关配置
#define TASK1_TASK_SIZE 120
#define TASK1_TASK_PRIO 3
StackType_t Task1TaskStack[START_TASK_SIZE];
StaticTask_t Task1TaskTCB;
TaskHandle_t Task1Task_Handle;
void task1_task( void * pvParameters );

// 任务2相关配置
#define TASK2_TASK_SIZE 120
#define TASK2_TASK_PRIO 2
StackType_t Task2TaskStack[START_TASK_SIZE];
StaticTask_t Task2TaskTCB;
TaskHandle_t Task2Task_Handle;
void task2_task( void * pvParameters );

// 静态方式：为空闲任务分配内存
static StaticTask_t IdleTaskTCB;
static StackType_t  IdleTaskStack[configMINIMAL_STACK_SIZE];

void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,
                                    StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,
                                    uint32_t * pulIdleTaskStackSize )
{
	*ppxIdleTaskTCBBuffer = &IdleTaskTCB;
	*ppxIdleTaskStackBuffer = IdleTaskStack;
	*pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
}

// 静态方式：为定时器任务分配内存
static StaticTask_t TimerTaskTCB;
static StackType_t  TimerTaskStack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];

void vApplicationGetTimerTaskMemory( StaticTask_t ** ppxTimerTaskTCBBuffer,
                                     StackType_t ** ppxTimerTaskStackBuffer,
                                     uint32_t * pulTimerTaskStackSize )
{
	*ppxTimerTaskTCBBuffer = &TimerTaskTCB;
	*ppxTimerTaskStackBuffer = TimerTaskStack;
	*pulTimerTaskStackSize = configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;
}

int main(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);	// 配置中断分组
	delay_init();		// 初始化延时函数
	uart_init(115200);	// 串口初始化，波特率115200
	LED_Init();			// LED硬件初始化
	        
	// 静态创建开始任务
	StartTask_Handle =  xTaskCreateStatic( start_task,
										   "start_task", 
										   START_TASK_SIZE,
										   NULL,
										   START_TASK_PRIO,
										   StartTaskStack,
										   &StartTaskTCB );

    vTaskStartScheduler();  // 启动任务调度器
}

// 开始任务：统一创建其他业务任务
void start_task( void * pvParameters )
{
	// 静态创建任务1
	Task1Task_Handle =  xTaskCreateStatic( task1_task,
										   "task1_task", 
										   TASK1_TASK_SIZE,
										   NULL,
										   TASK1_TASK_PRIO,
										   Task1TaskStack,
										   &Task1TaskTCB );
	
  // 静态创建任务2
  Task2Task_Handle =  xTaskCreateStatic( task2_task,
										 "task2_task", 
										 TASK2_TASK_SIZE,
										 NULL,
										 TASK2_TASK_PRIO,
										 Task2TaskStack,
										 &Task2TaskTCB );
										 
	vTaskDelete(StartTask_Handle); // 任务创建完成，删除自身
}

// 任务1：闪烁LED0，计数达标后删除任务2
void task1_task( void * pvParameters )
{
	char Task1_num = 0;
	while(1)
	{
		Task1_num++;
		if(Task1_num == 5)
		{
			printf("Task2 is delete   %d \r\n",Task1_num);
			vTaskDelete(Task2Task_Handle);
		}
		LED0 = -LED0;
		vTaskDelay(1000);
		printf("Task1 is running  %d \r\n",Task1_num);
	}
}

// 任务2：闪烁LED1，正常运行直至被删除
void task2_task( void * pvParameters )
{
	char Task2_num = 0;
	while(1)
	{
		Task2_num++;
		LED1 = -LED1;
		vTaskDelay(1000);
		printf("Task2 is running  %d \r\n",Task2_num);
	}
}

三、代码逐段解读

1. 任务基础定义部分

和动态创建任务一样，每个任务都要先确定堆栈大小、运行优先级。但静态模式下，我们需要手动定义两个关键数组和变量： StackType_t 类型数组用来充当任务栈，相当于提前给任务划分好运行时的栈空间；StaticTask_t 是任务控制块 TCB，系统会在这里记录任务状态、栈指针等核心信息。最后再定义任务句柄和任务函数声明，句柄主要用来后续执行删除、挂起这类操作。

这里我设置的优先级：任务 1 (3) > 任务 2 (2) > 开始任务 (1)，优先级数值越大，CPU 调度时越优先执行。

2. 空闲任务与定时器任务内存分配

这是静态创建任务必须补充的代码。FreeRTOS 系统内部自带空闲任务和定时器任务，动态模式下系统会自动为它们申请内存，切换到静态模式后，就需要我们开发者手动分配栈空间和 TCB，并且实现对应的回调函数，把分配好的内存地址交给系统。如果省略这部分代码，程序编译会直接报错，这也是新手很容易踩的坑。

3. main 函数

主函数的逻辑和常规写法保持一致，先完成中断、延时、串口、LED 这些底层硬件初始化。之后调用 xTaskCreateStatic 静态函数创建开始任务，最后调用 vTaskStartScheduler 开启调度器。调度器启动之后，程序就完全交由 FreeRTOS 管理，不再按照裸机的顺序执行。

4. 开始任务

这个任务相当于一个 "任务分发器"，系统启动后最先运行它。它的工作很简单，依次静态创建任务 1 和任务 2，等两个业务任务都创建完毕，就调用删除接口把自己删掉，释放资源，不会一直占用系统开销。这也是工程里比较规范的写法。

5. 两个业务任务

任务 1 是整个实验的核心，内部做了计数，每运行一次数值加一，延时 1 秒实现 LED0 周期性闪烁。当计数到 5 的时候，就通过任务句柄删除任务 2。任务 2 逻辑比较简单，循环翻转 LED1，同时通过串口打印运行信息。一旦被删除，内部的死循环就会彻底停止，LED1 定格在当前状态，串口也不再有对应输出。

另外提一句，代码里两个任务都直接调用了printf，运行时会出现打印内容错乱的情况，这是因为printf不支持多任务并发调用，属于线程不安全函数。日常学习可以忽略，要是做正式项目，建议加上互斥信号量做保护。当然了设置好优先级问题也不大。

四、实际运行现象

程序刚运行的前 5 秒，LED0、LED1 都会每隔 1 秒翻转一次，串口终端同时打印两个任务的运行日志，内容会有穿插错乱的情况；
当任务 1 计数到 5 时，串口打印 "Task2 is delete"，同时任务 2 被删除；
5 秒之后，LED1 保持固定状态不再闪烁，串口也只会输出任务 1 的日志，LED0 继续正常闪烁。

五、总结：FreeRTOS 静态任务创建完整步骤

对比动态创建任务，静态方式全程由开发者手动分配内存，可控性更强，没有内存碎片问题，更适合正式产品开发。结合本次实验，整理出通用的静态任务创建步骤，后续写代码可以直接套用：

任务参数宏定义 针对每一个任务，用宏定义指定任务堆栈大小、任务运行优先级，数值根据实际需求调整。
定义静态内存载体 为每个任务分别定义 StackType_t 类型数组（任务栈）和 StaticTask_t 类型变量（任务控制块 TCB），同时定义 TaskHandle_t 类型的任务句柄，用于后续操作任务。
声明任务函数 提前声明任务对应的执行函数，任务函数格式固定，参数为void * pvParameters。
补充系统任务内存（必做） 手动为 FreeRTOS 内置的空闲任务、定时器任务分配栈空间与 TCB，并且实现 vApplicationGetIdleTaskMemory 和 vApplicationGetTimerTaskMemory 两个回调函数，将内存地址传递给系统。
调用静态创建函数 在合适的位置（一般放在 main 函数或者专门的开始任务中），调用 xTaskCreateStatic 函数创建任务，依次传入任务函数、任务名、栈大小、入口参数、优先级、栈数组地址、TCB 地址，函数返回值赋值给任务句柄。
编写任务业务逻辑 每个任务函数内部必须嵌套while(1)死循环，保证任务可以持续运行，在循环里编写闪烁、打印、数据处理等具体功能，配合vTaskDelay实现延时，主动让出 CPU。
启动任务调度器 所有任务创建完成后，在 main 函数末尾调用 vTaskStartScheduler，正式开启 FreeRTOS 多任务调度。