FreeRTOS应用——任务

12. 任务

12.1 相关函数

12.1.1 任务创建函数与启动调度

12.1.1.1 xTaskCreateStatic() 静态创建任务

#if( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 )
TaskHandle_t xTaskCreateStatic(	TaskFunction_t pxTaskCode,						/* 任务函数 */
									const char * const pcName,					/* 任务名称 */
									const uint32_t ulStackDepth,				/* 任务栈大小 */
									void * const pvParameters,					/* 传递给任务函数的参数 */
									UBaseType_t uxPriority,						/* 任务优先级 */
									StackType_t * const puxStackBuffer,			/* 任务栈 */
									StaticTask_t * const pxTaskBuffer )			/* 任务控制块 */
									
返回值： 创建成功：返回指向任务控制块的指针 TaskHandle_t类型	
		创建失败：返回NULL

相关注意事项：

1. 任务名称是字符串形式，最大长度由FreeRTOSConfig.h中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN宏指定
2. 任务栈的大小是字，即4字节
3. 任务入口函数形参，不用时配置为0或者NULL
4. 任务优先级范围由FreeRTOSConfig.h中定义的configMAX_PRIORITIES决定。如果启用configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION宏定义，则使用特殊方法查找下一个运行的任务，则最多支持32个优先级。如果不用，则不限制最大可用优先级数目

12.1.1.2 xTaskCreate() 动态创建任务

#if( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 )

	BaseType_t xTaskCreate(	TaskFunction_t pxTaskCode,						/* 任务函数 */
							const char * const pcName,						/* 任务名称 */
							const uint16_t usStackDepth,					/* 任务栈大小 */
							void * const pvParameters,						/* 传递给任务函数的参数 */
							UBaseType_t uxPriority,							/* 任务优先级 */
							TaskHandle_t * const pxCreatedTask )			/* 任务控制块指针 */
							
返回值： 创建成功:pdPass
		创建失败:errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY

相关注意事项：

1. 任务优先级范围由FreeRTOSConfig.h中定义的configMAX_PRIORITIES决定。如果启用configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION宏定义，则使用特殊方法查找下一个运行的任务，则最多支持32个优先级。如果不用，则不限制最大可用优先级数目
2. 任务入口函数形参，不用时配置为0或者NULL

12.1.1.3 vTaskStartScheduler() 启动调度

void vTaskStartScheduler( void )

这个任务是真正进入实时操作系统世界的入口。执行完毕后开始调度

调用该函数后会自动创建空闲任务，如果启用了configUSE_TIMERS宏定义，那么定时器任务也会被在其中自动创建。

12.1.2 任务管理函数

12.1.2.1 vTaskSuspend()挂起任务

void vTaskSuspend(TaskHandle_t xTaskToSuspend)

注意事项：

1. 该函数用于挂起指定任务，被挂起的任务决不会得到CPU的使用权，不管该任务具有什么优先级
2. 任务可以调用vTaskSuspend函数来挂起自身，但是在挂起自身时会进行一次任务上下文切换，需要挂起自身时将xTaskToSuspend设置为NULL传递进来即可。
3. 挂起任务之前的状态会被系统保留下来，在恢复的瞬间继续执行

12.1.2.2 vTaskSuspendAll()挂起所有任务

void vTaskSuspendAll(void)

12.1.2.3 vTaskResume()恢复挂起任务

void	vTaskResume(TaskHandle_t xTaskToResume)

任务恢复函数会让挂起的任务重新进入就绪状态，恢复的任务会保留挂起前的状态信息，在恢复时根据挂起时的状态继续运行。如果被恢复任务在所有就绪态任务中处于最高优先级列表的第一位，那么系统将进行任务上下文的切换

12.1.2.4 xTaskResumeFromISR() 中断中恢复挂起任务

#if ( ( INCLUDE_xTaskResumeFromISR == 1 ) && ( INCLUDE_vTaskSuspend == 1 ) )

	BaseType_t xTaskResumeFromISR( TaskHandle_t xTaskToResume )

该函数专门用在中断服务程序中，无论调用过多少次vTaskSuspend函数而挂起的任务，只需要调用一次xTaskResumeFromISR函数即可解挂。

注意事项：

1. 要想使用该函数必须在FreeRTOSConfig.h中把INCLUDE_xTaskResumeFromISR和INCLUDE_vTaskSuspend都定义成1

12.1.2.5 xTaskReSumeAll( ) 恢复所有挂起任务

BaseType_t	xTaskResumeAll(void)

调用多少次vTaskSuspendAll函数就必须调用相同次数的xTaskResumeAll函数来解挂

12.1.2.6 vTaskDelete() 删除任务

#if ( INCLUDE_vTaskDelete == 1 )

	void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete )

注意事项：

1. 当一个任务删除另一个任务时，形参为任务句柄。如果是删除自身，形参为NULL。
2. 要想使用该函数，必须在FreeRTOSConfig.h中将INCLUDE_vTaskDelete定义为1

12.1.3 任务延时函数

12.1.3.1 vTaskDelay() 阻塞延时

#if ( INCLUDE_vTaskDelay == 1 )


	void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )

注意事项：

1. 该函数用于阻塞延时，调用该函数后，任务进入阻塞状态，将让出CPU资源
2. 要想使用该函数，必须在FreeRTOSConfig.h中把INCLUDE_vTaskDelay定义为1
3. vTaskDelay延时是相对性的延时，他指定的延时时间是从调用vTaskDelay()结束后开始计算的，经过指定的时间后延时结束。
4. 其他任务和中断活动会影响到vTaskDelay上的调用（比如调用前高优先级任务抢占了当前任务），进而会影响到任务的下一次执行的时间。

12.1.3.2 vTaskDelayUntil() 绝对延时

#if ( INCLUDE_vTaskDelayUntil == 1 )

	void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime, const TickType_t xTimeIncrement )

注意事项：

1. 要想使用该函数，必须在FreeRTOSConfig.h中把INCLUDE_vTaskDelayUntil定义为1
2. vTaskDelayUntil函数是绝对延时，绝对延时常用于比较精确的周期运行任务，比如希望某个任务以固定频率定期执行，而不受外部的影响，任务从上一次开始都下一次开始的时间间隔是绝对的而不是相对的。
3. 任务执行的时间必须小于任务周期时间，不能存在任务周期为10ms的任务，因为其主体代码执行时间为20ms，这样根本执行不完任务主体代码。
4. 即使任务在执行过程中发生中断，也不会影响这个任务的运行周期，仅仅是缩短了阻塞的时间而已，到了要唤醒的时间，依旧会将任务唤醒

12.2 FreeRTOS启动流程

FreeRTOS有两种启动的流程：

12.2.1 “万事俱备只欠东风”法

在main函数中将硬件、RTOS系统初始化，所有任务创建完毕，此之谓“万事俱备”。“东风”即为启动RTOS的调度器，开始多任务调度

12.2.2 “小心翼翼十分谨慎”法

在main函数中将硬件和RTOS系统先初始化好，然后创建一个启动任务后就启动调度器。在启动任务中创建各种应用任务，当所有任务都创建好了之后，启动任务将自己删除。

12.3 任务启动与调度总结

如果我们要使用FreeRTOS的时候我们要怎么样开启任务？ 我们以“万事俱备只欠东风”法来举例

12.3.1 静态创建

1. 看看configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION是否开启（置为1），如果没有，将其置为1

2. 准备好一个TaskHandle_t类型变量来承接我们静态创建任务所返回的任务句柄

   static TaskHandle_t Task1_Handle = NULL;
   

3. 定义任务栈

   static StackType_t	Task1_Stack[128];
   

4. 定义任务控制块

   static StaticTask_t	Task1_TCB = NULL;
   

5. 调用xTaskCreateStatic函数 静态创建任务

   Task1_Handle = xTaskCreateStatic(	(TaskFunction_t) Task1,						
   									(const char *) "Task1",					
   									(uint32_t) 128,				
   									(void *) NULL,					
   									(UBaseType_t) 3,						
   									(StackType_t *)  Task1_Stack,			
   									(StaticTask_t *) &Task1_TCB );	
   

6. 调用vTaskStartScheduler()函数启动调度

   if(Task1_Handle!=NULL)
   {
   	vTaskStartScheduler();
   }
   

12.3.2 动态创建

1. 查看宏定义 configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 将其开启（置为1）

2. 准备一个BaseType_t类型变量来承接动态创建函数的返回值，不创建也行，只是创建了以后可以更方便地知道是否创建成功

   static BaseType_t	xReturn;
   

3. 准备任务句柄变量,这个经过动态创建函数后会指向我们要创建的任务

   static TaskHandle_t Task1_Handle = NULL;
   

4. 调用xTaskCreateStatic()函数动态创建任务

   xReturn = xTaskCreate(		(TaskFunction_t) Task1,						
   							(const char *) "Task1",						
   							(uint16_t) 512,					
   							(void *) NULL,						
   							(UBaseType_t) 3,							
   							(TaskHandle_t *)  Task1_Handle )			
   

5. 调用vTaskStartScheduler()启动调度

   if(xReturn == pdPASS)
   {
   	vTaskStartScheduler();
   }
   

12.4 任务延时

12.4.1 延时示例

绝对延时函数vTaskDelayUntil示例

void Task1(void * pvParameters)
{
	/* 用于保存上次时间，调用后系统自动更新 */
	static portTickType PreviousWakeTime；
	
	/* 设置延时时间，将时间转为节拍数 */（也可以不用这么麻烦）
	const portTickType TimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1000);
	
	/* 获取当前系统时间 */
	PreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while(1)
	{
		/* 调用绝对延时函数，任务时间间隔为1000个tick */
		vTaskDelayUntil(&PreviousWakeTime,TimeIncrement);
		//...
		//任务主体代码
	}
}

12.4.2 延时注意事项

任务执行的时间一般指两个方面，一是任务从开始到结束的时间，二是任务的周期。

在设计系统时对这两个时间我们都需要考虑，例如对于事件A对应的服务任务Ta，系统要切的实时响应指标是10ms，而Ta的最大运行时间是1ms，那么10ms就是任务Ta的周期，1ms则是任务的运行时间。简单来说，任务Ta在10ms内完成对事件A的响应即可。此时系统中还存在以50ms为周期的另一个任务Tb，他每次运行的最大时间长度是100us。在这种情况下，即使把任务Tb的优先级设置的比Ta还要高，对系统的实时性指标也没什么影响，因为即使在Ta的运行过程中，Tb抢占了Ta的资源，等到Tb执行完毕，消耗的时间也不过是100us，还是在事件A规定的响应时间内，Ta能够安全地完成对事件A 的相应。但是如果系统中还存在任务Tc，其运行时间为20ms，加入Tc的优先级比Ta高，那么在Ta运行时突然间被Tc打断，等到Tc执行完毕，Ta已经错过了对事件A的相应了，这是不允许的。

因此，在设计时必须要考虑任务的时间，一般来说处理时间更短的任务，其优先级应设置得更高一些。