FreeRTOS Cortex-M3 核心技术
本文是关于FreeRTOS在Cortex-M3上的核心技术，主要涉及任务的创建、任务内存管理和任务切换，展示了系统切换到用户级运行FreeRTOS任务的过程。
内存管理基于heap_2，基于Demo FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil。
1. 概念
本文基本包含所有FreeRTOS port Cortex-M3的芯片级技术，基本包含FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3\port.c中的内容。
FreeRTOS Port：FreeRTOS终端，每一种编译器、设备类型都可称为port，比如GCC可以称为port，STM32也可以称为port，cortex-m3也可以称为port。
堆栈(Stack)：即是栈，官方的翻译称堆栈。
堆(Heap)：堆是与堆栈相对于的堆，动态分配内存时使用的部分。
TCB、Stack：(heap_2)本文的Stack与堆栈有一定的区别，它也是堆栈的意思，但是特指task所使用的stack。task占用的内存包括TCB和Stack。
ucHeap：整块可自由分配的内存的大小，是需要开发者手动配置的。
阅读本文建议的基本要求：
- 已经阅读过并理解FreeRTOS官方指导手册《FreeRTOS_Real_Time_Kernel-A_Hands-On_Tutorial_Guide》或者中文翻译版
- 熟悉Cortex-M3基本概念和技术
- 熟悉汇编、C语言
- 拥有足够的操作系统相关知识
通篇点到为止，适合结合源码阅读。
2. 创建任务
以官方Demo为例，创建了一个Led闪烁的任务。
xTaskCreate( vLEDFlashTask, "LEDx", ledSTACK_SIZE, NULL, uxPriority,
( TaskHandle_t * ) NULL );
vLEDFlashTask : 任务函数体
第二参数：任务名称，仅作为可读字符串，无实际意义
ledSTACK_SIZE： 任务的堆栈深度
第四参数：传给任务的参数（void*）指针
uxPriority：任务优先级，任务的优先级都是事先安排的，同一类型的任务优先级一般相同
第六参数：任务变化的回调（包括优先级变化、任务要被删除等）
堆栈大小（字节数） = 堆栈的深度 x 堆栈的宽度（比如4 bytes）
堆栈的宽度是通过StackType_t决定的，在M3中，它是32-bits（4字节）
xTaskCreate被宏定义为xTaskGenericCreate，如果是使用MPU，再次被定义为MPU_xTaskGenericCreate，这里不涉及MPU。
BaseType_t xTaskGenericCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, const char * const pcName, const uint16_t usStackDepth, void * const pvParameters,
UBaseType_t uxPriority, TaskHandle_t * const pxCreatedTask, StackType_t * const puxStackBuffer, const MemoryRegion_t * const xRegions )
/*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
前面的几个参数，与XTaskCreate一一对应，最后两个参数，这里是为固定的NULL（包括puxStackBuffer, xRegions）。
2-1. 申请内存
TCB_t * pxNewTCB;
pxNewTCB = prvAllocateTCBAndStack( usStackDepth, NULL );
先申请一个TCB Block，再申请一个Stack的Block，一个任务有两个Block。
总大小等于 usStackDepth * sizeof(StackType_t)。
2-1-1. TCB Block
直接进入该函数的内部
pxNewTCB = ( TCB_t * ) pvPortMalloc( sizeof( TCB_t ) );
使用pvPortMalloc申请内存，从函数的定义可以猜到，它在Source/portable相关文件中实现。
FreeRTOS的动态内存管理方式有5个，分别是heap_1/2/3/4/5.
以heap_2为例。
看看void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )的heap_2实现。
先通过vTaskSuspendAll();禁止任务调度，任务调度暂停与启动的做法是维护一个volatile类型的全局变量。
PRIVILEGED_DATA static volatile UBaseType_t uxSchedulerSuspended = ( UBaseType_t ) pdFALSE;
第一次申请时，还要对heap进行初始化：prvHeapInit();
初始化的结果是，将heap均分一个完整的大Block，并将一个BlockLink_t结构体存放到heap的头部。
xWantedSize 是任务获得的可用内存大小，实际申请时，还需要加上heap头部结构体的大小，并进行8字节对齐。
调整后的xWantedSize如果小于configTOTAL_HEAP_SIZE，就表示可以进行分配了。
怎么分配，当然分配Block，一个一个Block地配，直到分配的内存总量等于mWantedSize，或者内存不足。
如果是第一次分配，那么，一个Block的大小就是configADJUSTED_HEAP_SIZE，除去heap头部，可用大小是非常可观。
但是太大了，于是将多余的部分分出来，独立为一个新的Block.
新的Block的头部，同样是一个heap头部，下次分配内存时，同样类似上述过程。
最后，将新的Block添加到Block list中。
最后的最后，恢复任务调度。
注意这里的返回值，是一个TCB_t结构体。
2-1-2. Stack Block
类似申请TCB Block，将一个新的Block分配给TCB_t结构体中的pxStack成员。
申请好之后，使用memset对整块Block清零。
Stack大小 = usStackDepth - TCB Block
Stack可以配置为向上增长或者向下生长。
将Stack的信息保存到TCB中。
2-2. Heap初始化
prvHeapInit();
它以BlockLink_t类型为基本管理单位，每一个该类型代表一个RAM Block。当内存还没别分配时，是一个完整的大Block。
Block的总大小与configADJUSTED_HEAP_SIZE一致。
#define configADJUSTED_HEAP_SIZE ( configTOTAL_HEAP_SIZE - portBYTE_ALIGNMENT )
与configTOTAL_HEAP_SIZE相当。
有必要看看它的函数体：
static void prvHeapInit( void )
{
BlockLink_t *pxFirstFreeBlock;
uint8_t *pucAlignedHeap