FreeRTOS线程和线程调度

简介

FreeRTOS里面的线程叫任务，使用TCB（Task Control Block）来描述一个任务，每个任务有自己的栈空间。线程和线程调度是每一个操作系统里面相当关键的技术，本文通过FreeRTOS这个内核来阐述这两个知识点。

线程创建

每一个线程在创建的时候（xTaskGenericCreate）需要分配两个memory

一块memory是用来表示TCB，另外一块是用于新创建线程的栈。

pxTopOfStack：指向栈顶

pxStack:指向栈底

uxPriority：线程优先级，Freertos里面是值越大，优先级越高

xGenericListItem:双向链表

params_ptr:线程运行函数的参数

pcTaskName：线程名字

TaskFunction：线程执行函数

线程创建示例

例如：现在要创建一个名字叫“Task0”的Task0Thread线程，Task0Thread的参数为123，优先级为0，那么TCB和Stack的信息就会如下图所示：

线程调度 

• 调度链表

FreeRTOS里面有两个关键的双向链表来保存上面提到的线程TCB，一个是pxReadyTasksLists[Max_PRI]（Max_PRI是FreeRTOS里面定义的最大优先级，不同优先级的线程保存在不同的链表里面），另外一个是xSuspendedTaskList（这个只有一个链表，没有区分优先级）。所以可以看到pxReadyTasksLists根据FreeRTOS的最大优先级有一个双向链表数组，而保存挂起线程的链表只有一个。

• 调度时机

线程被创建后，不是立马就会运行，需要等待所有的线程创建好后，最后执行调度器根据调度策略从pxReadyTasksLists池选择一个线程来运行，流程如下：

• 调度策略

线程调度会根据优先级或是运行时长，来从pxReadyTasksLists里面选择一个最佳的线程来赋值给PC进行执行。下面根据最简单的基于线程优先级来分析调度流程。下面两幅图给出了创建两个相同优先级和不同优先级的线程流程图。

 优先级相同的线程示例

 

  优先级不同的线程示例

•  基于优先级的主动线程调度流程

vTaskResume先把需要运行的线程放到pxReadyTasksLists链表中；

vTaskSuspend把当前运行的线程放到xSuspendedTaskList链表中；

Scheduler调度器基于优先级，遍历pxReadyTasksLists链表，取出最高优先级下的TCB赋值给pxCurrentTCB，然后执行上下文切换操作。