FreeRTOS学习（二）

FreeRTOS的任务创建和删除

任务的创建和删除本质就是调用FreeRTOS的API函数。

• xTaskCreate()：动态方式创建任务
• xTaskCreateStatic()：静态方式创建
• vTaskDelete()：删除任务

动态创建任务：任务的控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由FreeRTOS从FreeRTOS管理的堆中分配。——由FreeRTOS自动实现分配内存。

静态创建任务：任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，需用户分配提供。

动态创建任务函数

BaseType_t xTaskCreate
(
	TaskFunction_t pxTaskCode,//执行任务函数的指针
	const char* const pcName;//任务名字，最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN，默认16
	const configsSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth;//任务堆栈大小，注意字为单位
	void *const pvParameter; //传递给任务函数的参数
	UBaseType_t uxPriority;//任务优先级，范围：0~configMAX_PRIORITIES-1
	TaskHandle_t *const pxCreatedTask; //任务句柄，就是任务的控制块
)

//返回值：pdPASS-任务创建成功
//errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY：任务创建失败

实现动态创建任务流程

1. 将宏configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION配置为1
2. 定义函数入口参数
3. 编写任务函数

使用动态创建函数xTaskCreate()创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行。

动态创建任务函数内部实现

1. 申请堆栈内存&任务控制块内存
2. TCB结构体成员赋值
3. 添加新任务到就绪列表

任务控制块结构体成员介绍

typedef struct tskTaskControlBlock
{
	volatile StackType_t *pxTopOfStack; //任务栈栈顶，必须为TCB的第一个成员，与任务切换，任务上下文保存以及任务恢复有关
	ListItem_t xStateListItem; //任务状态列表项
	ListItem_t xEventListItem; //任务事件列表项
	UBaseType_t uxPriority; //任务优先级，数值越大，优先级越大
	StackType_t *pxStack; //任务栈起始地址
	char pxTaskName[configMAX_TASK_NAME_LEN];//任务名字
}tskTCB;

任务栈栈顶，在任务切换时的任务上下文保存、任务恢复息息相关
每个任务都有属于自己的任务控制块

静态创建任务函数

TaskHandle_t xTaskCreateStatic
(
	TaskFunction_t pxTaskCode; //指向任务函数的指针
	const char * const pcName; //任务函数名
	const uint32_t ulStackDepth;//任务堆栈大小，注意字为单位
	void *const pvParameters; //传递的任务函数参数
	UBaseType_t uxPriority;//任务优先级
	StackType_t *const puxStackBuffer;//任务堆栈，一般为数组，由用户分配
	StaticTask_t *const pxTaskBuffer;//任务控制块指针，用户分配
)
//返回值NULL：用户没有提供相应的内存，任务创建失败
//其他值：任务句柄，任务创建成功

静态创建任务使用流程

1. 需要将宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION配置为1
2. 定义空闲任务&定时器任务的任务堆栈及TCB
3. 实现两个接口函数：vApplicationGetDleTaskMemory()、vApplicationGetTimerTaskMemory()
4. 定义函数入口参数
5. 编写任务函数

静态创建内部实现

1. TCB结构体成员赋值
2. 添加新任务到就绪列表

任务删除函数

void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete)

xTaskToDelete待删除任务的句柄
被删除的任务将从就绪态任务列表、阻塞态任务列表、挂起态任务列表和事件列表中移除。

当传入的参数为NULL，则表示删除任务自身（当前正在运行的任务）

空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存（只针对动态创建的任务，vTaskDelete(NULL)）
由用户在任务删除前申请的内存，需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄露。

删除任务流程

1. 使用删除任务函数，需要将宏INCLUDE_vTaskDelete配置为1
2. 入口参数输入需要删除的任务句柄（NULL代表删除本身）

内部实现过程

1. 获取所要删除的任务的控制块：通过传入的任务句柄，判断所需要删除哪个任务，NULL代表删除自身
2. 将被删除任务，移除所在列表：包括就绪、阻塞、挂起、事件等列表。
3. 判断所需要删除的任务：1.删除任务自身，需先添加到等待删除列表，内存释放将在空闲任务中执行。2.删除其他任务，直接释放内存，任务数量–
4. 更新下个任务的阻塞时间：以防被删除的任务就是下一个阻塞超时的任务。

#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1 //支持动态内存申请

#define START_TASK_PRIO 1
#define START_STK_SIZE 128 //定义任务堆栈大小
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void start_task(void *pvParameter);

#define LED0_TASK_PRIO 2
#define LED0_STK_SIZE 50 //定义任务堆栈大小
TaskHandle_t LED0Task_Handler;
void led0_task(void *pvParameter);

#define LED1_TASK_PRIO 2
#define LED1_STK_SIZE 50 //定义任务堆栈大小
TaskHandle_t LED1Task_Handler;
void led1_task(void *pvParameter);

int main(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组为4
	delay_init();
	uart_init(115200);
	LED_Init();

	//创建开始任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t)start_task,
				(const char*)"start_task",
				(uint16_t)START_STK_SIZE,
				(void*)NULL,
				(UBaseType_t)START_TASK_PRIO,//
				(TaskHandler_t *)&StartTask_Handler);
	vTaskStartScheduler();
}

void start_task(void *pvParameter)
{
	taskENTER_CRITICAL();//进入临界区，关闭中断，避免被中断，切换任务
	//创建LED0任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t)led0_task,
				(const char*)"led0_task",
				(uint16_t)LED0_STK_SIZE,
				(void*)NULL,
				(UBaseType_t)LED0_TASK_PRIO,//
				(TaskHandler_t *)&LED0Task_Handler);
	//创建LED1任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t)led1_task,
				(const char*)"led1_task",
				(uint16_t)LED1_STK_SIZE,
				(void *)NULL,
				(UBaseType_t)LED1_TASK_PRIO,
				(TaskHandle_t*)&LED1Task_Handler);
	vTaskDelete(StartTask_Handler);
	taskEXTI_CRITICAL();
}

void led0_task(void *pvParameter)
{
	while(1)
	{
		LED0=~LED0;
		vTaskDelay(500);
	}
}

void led1_task(void *pvParameter)
{
	while(1)
	{
		LED1=0;
		vTaskDelay(500);
		LED1=1;
		vTaskDelay(500);
	}
}

void task3(void *pvParameters)
{
	uint8_t key = 0;
	while(1)
	{
		printf("task3正在运行");
		key = key_scan(0);
		if(key == KEY0_PRES)
		{
			if(task1_handler != NULL)
			{
				printf("删除task1\r\n");
				vTaskDelete(task1_handler);
				task1_handler = NULL;
			}
			vTaskDelay(10);
		}
	}
}

在32位的计算机中，一个字等于四字节。

INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark：获取任务堆栈历史剩余最小值，如果大很多，我们可以将任务改小。

portSTACK_GROWTH：栈的生长方向，STM32是高地址向低地址生长的，也就是向下生长的。堆是从低地址向高地址生长（向上生长）

动态创建任务其内部实现

1. 申请堆栈内存（返回首地址）pxStack=pvPortMallocStack(((size_t)usStackDepth)*sizeof(StackType_t));
2. 申请任务控制块内存pxNewTCB=(TCB_t *)pvPortMalloc(sizeof(TCB_t));
3. 把前面申请的堆栈地址，赋值给控制块的堆栈成员pxNewTCB->pxStack=pxStack;
4. 调用prvInitialiseNewTask，初始化任务控制块中的成员
5. 调用prvAddNewTaskToReadyList 添加新创建任务到就绪列表中.

#define tskSTACK_FILL_BYTE ( 0xa5U )
( void ) memset( pxNewTCB->pxStack, ( int ) tskSTACK_FILL_BYTE, ( size_t ) ulStackDepth * sizeof( StackType_t ) );
把分配的堆栈内存全部赋值为a5，当值不是a5时，就表示被用了。

pxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 );
获取栈顶地址

if( uxPriority >= ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES )
{
uxPriority = ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( UBaseType_t ) 1U;
}
任务优先级最大，赋值为31

#if ( configUSE_MUTEXES == 1 )
{
pxNewTCB->uxBasePriority = uxPriority;
pxNewTCB->uxMutexesHeld = 0;
}
互斥量有优先级继承问题，所以先将基优先级保存下来。

vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xStateListItem ) );
vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xEventListItem ) );
初始化列表项