正点原子 STM32407ZG 探索者开发板
FreeRTOS 例程模板(可以在这一篇文章找到:STM32F407 移植 FreeRTOS)
动态创建任务需要使用到 BaseType_t xTaskCreate
函数,我们可以在 FreeRTOS 官网中查看此函数详细的文档,点击此处跳转
根据上方的描述我们可以得知,此函数将会创建一个新任务,并将其添加到就绪任务列表中。在 FreeRTOSConfig.h
中,configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION
必须设置为 1,或者不定义(在这种情况下,它将默认为1),以便此函数可以使用。
每个任务都需要用于保存任务状态的 RAM,并被任务用作其堆栈。如果使用 xTaskCreate()
创建任务,则会从 FreeRTOS 堆中自动分配所需的 RAM。如果使用 xTaskCreateStatic()
(静态创建任务的函数,后续会讲)创建任务,则 RAM 由应用程序编写者提供,因此可以在编译时静态分配。
同样是在官方文档的下面可以查看到下图的文字
根据上面的描述,我们可以整理出动态创建任务的步骤有三步:
configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION
配置为 1
根据上方的描述我们可以得知,INCLUDE_vTaskDelete
必须定义为1才能使用此函数。此函数可以从 RTOS 内核管理中删除一个任务。被删除的任务将从所有就绪、阻塞、挂起和事件列表中删除。
注意:空闲任务负责从已删除的任务中释放 RTOS 内核分配的内存。因此,如果您的应用程序调用 vTaskDelete()
,那么空闲任务需要处理器的时间是很重要的。由任务代码分配的内存不会自动释放,应该在删除任务之前释放。
实现如下的功能:
首先打开我们的 FreeRTOS 例程模板(在文章顶部的实验准备中可以找到),打开 FREERTOS_config.h
,找到 configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION
配置为 1 ,如下图所示
此时的 freertos_demo.c
是测试 FreeRTOS 是否移植成功的代码,这里全部进行删除,替换为如下的代码,然后从头开始编写创建任务的代码
#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/
/******************************************************************************************************/
/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
vTaskStartScheduler(); /* 开启任务调度器 */
}
其中 freertos_demo
会在主函数中进行调用,这里进行保留
我们可以从官网获取到 xTaskCreate
的模板,也可以根据官网的描述在 task. h
中获取到 xTaskCreate
的函数原型。下面是 xTaskCreate
的函数原型
BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pvTaskCode,
const char * const pcName,
configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
void *pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
TaskHandle_t *pxCreatedTask
);
下面将以 start_task 为例来讲解任务创建的流程:
TaskFunction_t pvTaskCode
是任务函数,这里是需要我们执行的任务函数的代码,所以我们可以在代码开始的部分对任务函数进行声明,如下所示void start_task(void *pvParameters); /* 任务函数 */
const char * const pcName
是任务名字,这里和任务函数的名字保持一致即也是 "start_task"
configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth
是任务堆栈大小,这里我们可以参考官方的方式也定义一个宏定义,后续可以通过修改宏定义的方式来更改堆栈大小,方便维护#define START_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
void *pvParameters
是函数传参,这里暂时没有于是写 NULL
UBaseType_t uxPriority
是任务优先级,数值越大优先级越靠前,这里也使用宏定义的方式,然后将 start_task
的优先级设置为 1,即最低优先级#define START_TASK_PRIO 1 /* 任务优先级 */
TaskHandle_t *pxCreatedTask
是任务句柄,需要我们在开头定义一个 TaskHandle_t
类型的句柄作为参数传入TaskHandle_t StartTask_Handler; /* 任务句柄 */
freertos_demo
中调用,完整的代码如下所示/* START_TASK 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define START_TASK_PRIO 1 /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t StartTask_Handler; /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, /* 任务函数 */
(const char* )"start_task", /* 任务名称 */
(uint16_t )START_STK_SIZE, /* 任务堆栈大小 */
(void* )NULL, /* 传入给任务函数的参数 */
(UBaseType_t )START_TASK_PRIO, /* 任务优先级 */
(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); /* 任务句柄 */
vTaskStartScheduler(); /* 开启任务调度器 */
}
start_task
任务的使命是创建 task1、task2、task3 这三个任务,而创建 task1、task2、task3 这三个任务和创建 start_task
的方式一模一样。由于我们只希望 start_task
里的代码执行一次,所以希望他执行后销毁掉自己的任务,所以在 start_task
函数的末尾增加下面的代码来删除掉自己。
vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
分别设置 task1-3 的任务优先级为 2-4 ,堆栈大小都为 128,有了 start_task
任务的创建经验,如法炮制的在 start_task
函数中编写出以下的代码,
/* START_TASK 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define START_TASK_PRIO 1 /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t StartTask_Handler; /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK1 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK1_PRIO 2 /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task1Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK2 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK2_PRIO 3 /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task2Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK3 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK3_PRIO 4 /* 任务优先级 */
#define TASK3_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task3Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task3(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/******************************************************************************************************/
/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, /* 任务函数 */
(const char* )"start_task", /* 任务名称 */
(uint16_t )START_STK_SIZE, /* 任务堆栈大小 */
(void* )NULL, /* 传入给任务函数的参数 */
(UBaseType_t )START_TASK_PRIO, /* 任务优先级 */
(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); /* 任务句柄 */
vTaskStartScheduler(); /* 开启任务调度器 */
}
/**
* @brief start_task
* @param pvParameters : 传入参数(未用到)
* @retval 无
*/
void start_task(void *pvParameters)
{
/* 创建任务1 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
(const char* )"task1",
(uint16_t )TASK1_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK1_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler);
/* 创建任务2 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
(const char* )"task2",
(uint16_t )TASK2_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK2_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler);
/* 创建任务3 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task3,
(const char* )"task3",
(uint16_t )TASK3_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK3_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task3Task_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
}
task1/2 的任务为 500ms 翻转一次 LED0/1,需要注意的是,在这里不能调用普通的延时函数,需要使用 FreeRTOS 提供的延时函数 vTaskDelay
(后续会讲解) 来实现延时功能。下面是具体的代码(加入了串口打印的部分,后面会用于查看任务执行顺序)
/* 任务一,实现LED0每500ms翻转一次 */
void task1( void * pvParameters )
{
while(1)
{
printf("task1正在运行!!!\r\n");
LED0_TOGGLE();
vTaskDelay(500);
}
}
/* 任务二,实现LED1每500ms翻转一次 */
void task2( void * pvParameters )
{
while(1)
{
printf("task2正在运行!!!\r\n");
LED1_TOGGLE();
vTaskDelay(500);
}
}
task3 的任务需要使用到按键,按键的头文件需要在开头导入一下,由于按下按键我们希望删除 task1 ,但是如果当 task1 已经被删除了,再次按下按键就会出现不可预估的后果,所以在删除 task1 前,我们先对他的句柄进行一个非空判断,在删除 task1 后,将 task1 的句柄设置为空。编写的代码如下所示
#include "./BSP/KEY/key.h"
/* 任务三,判断按键KEY0,按下KEY0删除task1 */
void task3( void * pvParameters )
{
uint8_t key = 0;
while(1)
{
printf("task3正在运行!!!\r\n");
key = key_scan(0);
if(key == KEY0_PRES)
{
if(Task1Task_Handler != NULL)
{
printf("删除task1任务\r\n");
vTaskDelete(Task1Task_Handler);
Task1Task_Handler = NULL;
}
}
vTaskDelay(10);
}
}
至此,全部的代码已经编写完毕,完整的 freertos_demo.c
代码如下所示
#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/
/* START_TASK 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define START_TASK_PRIO 1 /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t StartTask_Handler; /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK1 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK1_PRIO 2 /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task1Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK2 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK2_PRIO 3 /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task2Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/* TASK3 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK3_PRIO 4 /* 任务优先级 */
#define TASK3_STK_SIZE 128 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task3Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task3(void *pvParameters); /* 任务函数 */
/******************************************************************************************************/
/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, /* 任务函数 */
(const char* )"start_task", /* 任务名称 */
(uint16_t )START_STK_SIZE, /* 任务堆栈大小 */
(void* )NULL, /* 传入给任务函数的参数 */
(UBaseType_t )START_TASK_PRIO, /* 任务优先级 */
(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); /* 任务句柄 */
vTaskStartScheduler(); /* 开启任务调度器 */
}
/**
* @brief start_task
* @param pvParameters : 传入参数(未用到)
* @retval 无
*/
void start_task(void *pvParameters)
{
/* 创建任务1 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
(const char* )"task1",
(uint16_t )TASK1_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK1_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler);
/* 创建任务2 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
(const char* )"task2",
(uint16_t )TASK2_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK2_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler);
/* 创建任务3 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task3,
(const char* )"task3",
(uint16_t )TASK3_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK3_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task3Task_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
}
/* 任务一,实现LED0每500ms翻转一次 */
void task1( void * pvParameters )
{
while(1)
{
printf("task1正在运行!!!\r\n");
LED0_TOGGLE();
vTaskDelay(500);
}
}
/* 任务二,实现LED1每500ms翻转一次 */
void task2( void * pvParameters )
{
while(1)
{
printf("task2正在运行!!!\r\n");
LED1_TOGGLE();
vTaskDelay(500);
}
}
/* 任务三,判断按键KEY0,按下KEY0删除task1 */
void task3( void * pvParameters )
{
uint8_t key = 0;
while(1)
{
printf("task3正在运行!!!\r\n");
key = key_scan(0);
if(key == KEY0_PRES)
{
if(Task1Task_Handler != NULL)
{
printf("删除task1任务\r\n");
vTaskDelete(Task1Task_Handler);
Task1Task_Handler = NULL;
}
}
vTaskDelay(10);
}
}
下载编译完成后的代码到开发板上,可以看到 LED0 和 1 以同样的频率进行闪烁,按下 KEY0 后 LED0 停止闪烁,和预计效果一致。将开发板的串口连接到电脑上,连接到串口,重新开机查看串口打印的信息,注意任务的执行顺序,如下图所示
可以看到先执行了 task1 先执行了,然后是 task2 和 task3,这与我们设置的优先级的顺序并不一致,这是因为在下图的函数中,打开了任务调度器,任务调度器会在就绪列表中选择任务执行,而在 start_task
函数中,我们依次创建了 task1、2、3 ,在刚创建完成 task1 时,task1 就被放入到了就绪列表(这里在上面的动态创建函数地方有讲解到),立马就被调度了,所以 task1 虽然优先级最低但是最先被执行了
如果我们想要在创建任务的时候不被打断(这里是希望不要被调度),可以在创建任务之前添加如下的代码
taskENTER_CRITICAL(); /* 进入临界区 */
在创建任务之后添加如下的代码
taskEXIT_CRITICAL(); /* 退出临界区 */
上面的两行代码的作用可以理解为,在这两行代码之间的操作不希望被打断,是可以被连续执行的,添加完成这两行代码后,代码执行的逻辑就应该为:
进入临界区,创建 task1 进入就绪队列,创建 task2 进入就绪队列,创建 task3 进入就绪队列,退出临界区,开始任务调度—选择优先级最高的任务也就是 task3 进入运行
根据上面一小节的逻辑,我们在 start_task
函数中进行修改。修改完成后的代码如下所示
void start_task(void *pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL(); /* 进入临界区 */
/* 创建任务1 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
(const char* )"task1",
(uint16_t )TASK1_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK1_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler);
/* 创建任务2 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
(const char* )"task2",
(uint16_t )TASK2_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK2_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler);
/* 创建任务3 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task3,
(const char* )"task3",
(uint16_t )TASK3_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK3_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task3Task_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
taskEXIT_CRITICAL(); /* 退出临界区 */
}