FreeRTOS系列第12篇---FreeRTOS內(nèi)核控制

內(nèi)核控制的一些功能需要移植層提供，為了方便移植，這些API函數(shù)用宏來實現(xiàn)，比如上下文切換、進入和退出臨界區(qū)、禁止和使能可屏蔽中斷。

內(nèi)核控制函數(shù)還包括啟動和停止調(diào)度器、掛起和恢復(fù)調(diào)度器以及用于低功耗模式的調(diào)整系統(tǒng)節(jié)拍函數(shù)。

1.強制上下文切換宏

「taskYIELD」：用于強制上下文切換的宏。在中斷服務(wù)程序中的等價版本為portYIELD_FROM_ISR，這也是個宏，其實現(xiàn)取決于移植層。

用于上下文切換的實際代碼由移植層提供。對于Cortex-M3硬件，這個宏會引起PendSV中斷。

2.進入臨界區(qū)宏

「taskENTER_CRITICAL」：用于進入臨界區(qū)的宏。在臨界區(qū)中不會發(fā)生上下文切換。

進入臨界區(qū)的實際代碼由移植層提供，對于Cortex-M3硬件，先禁止所有RTOS可屏蔽中斷，這可以通過向basepri 寄存器寫入configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY來實現(xiàn)。

basepri寄存器被設(shè)置成某個值后，所有優(yōu)先級號大于等于此值的中斷都被禁止，但若被設(shè)置為0，則不關(guān)閉任何中斷，0為默認值。然后臨界區(qū)嵌套計數(shù)器增1。

3.退出臨界區(qū)宏

「taskEXIT_CRITICAL」：用于退出臨界區(qū)的宏。

退出臨界區(qū)的實際代碼有移植層提供，對于Cortex-M3硬件，先將臨界區(qū)嵌套計數(shù)器減1，如果臨界區(qū)計數(shù)器為零，則使能所有RTOS可屏蔽中斷，這可以通過向basepri 寄存器寫入0來實現(xiàn)。

4.禁止可屏蔽中斷宏

「taskDISABLE_INTERRUPTS」：禁止所有RTOS可屏蔽中斷。在調(diào)用宏taskENTER_CRITICAL進入臨界區(qū)時，也會間接調(diào)用該宏禁止所有RTOS可屏蔽中斷。

5.使能可屏蔽中斷宏

「taskENABLE_INTERRUPTS」：使能所有RTOS可屏蔽中斷。在調(diào)用宏taskEXIT_CRITICAL退出臨界區(qū)時，也會間接調(diào)用該宏使能所有RTOS可屏蔽中斷。

6.啟動調(diào)度器

6.1函數(shù)描述

void?vTaskStartScheduler(?void?);

啟動RTOS調(diào)度器，之后RTOS內(nèi)核控制哪個任務(wù)執(zhí)行以及何時執(zhí)行。

當(dāng)調(diào)用vTaskStartScheduler()后，空閑任務(wù)被自動創(chuàng)建。如果configUSE_TIMERS被設(shè)置為1，定時器后臺任務(wù)也會被創(chuàng)建。

如果vTaskStartScheduler()成功執(zhí)行，則該函數(shù)不會返回，直到有任務(wù)調(diào)用了vTaskEndScheduler()。如果因為RAM不足而無法創(chuàng)建空閑任務(wù)，該函數(shù)也可能執(zhí)行失敗，并會立刻返回調(diào)用處。

7.停止調(diào)度器

7.1函數(shù)描述

void?vTaskEndScheduler(?void?);

僅用于x86硬件架構(gòu)中。

停止RTOS內(nèi)核系統(tǒng)節(jié)拍時鐘。所有創(chuàng)建的任務(wù)自動刪除并停止多任務(wù)調(diào)度。

8.掛起調(diào)度器

8.1函數(shù)描述

void?vTaskSuspendAll(?void?);

掛起調(diào)度器，但不禁止中斷。當(dāng)調(diào)度器掛起時，不會進行上下文切換。調(diào)度器掛起后，正在執(zhí)行的任務(wù)會一直繼續(xù)執(zhí)行，內(nèi)核不再調(diào)度（意味著當(dāng)前任務(wù)不會被切換出去），直到該任務(wù)調(diào)用了xTaskResumeAll ()函數(shù)。

內(nèi)核調(diào)度器掛起期間，那些可以引起上下文切換的API函數(shù)（如vTaskDelayUntil()、xQueueSend()等）決不可使用。

9.恢復(fù)被掛起的調(diào)度器

9.1函數(shù)描述

BaseType_t?xTaskResumeAll(?void?);

恢復(fù)因調(diào)用vTaskSuspendAll()函數(shù)而掛起的實時內(nèi)核調(diào)度器。xTaskResumeAll()僅恢復(fù)調(diào)度器，它不會恢復(fù)那些被vTaskSuspend()函數(shù)掛起的任務(wù)。

9.2返回值

返回pdTRUE 表示恢復(fù)調(diào)度器引起了一次上下文切換，否則，返回pdFALSE。

9.3用法舉例

voidvTask1(?void?*?pvParameters?)
{
???for(?;;?)
???{
???????/*?任務(wù)代碼寫在這里?*/

???????/*?...?*/

???????/*?有些時候，某個任務(wù)希望可以連續(xù)長時間的運行，但這時不能使用taskENTER_CRITICAL ()/taskEXIT_CRITICAL ()的方法，這樣會屏蔽掉中斷，引起中斷丟失，包括系統(tǒng)節(jié)拍時鐘。可以使用vTaskSuspendAll ()停止RTOS內(nèi)核調(diào)度：*/
???????xTaskSuspendAll?();

???????/*?執(zhí)行操作代碼放在這里。這樣不用進入臨界區(qū)就可以連續(xù)長時間執(zhí)行了。在這期間，中斷仍然會得到響應(yīng)，RTOS內(nèi)核系統(tǒng)節(jié)拍時鐘也會繼續(xù)保持運作?*/

???????/*?...?*/

???????/*?操作結(jié)束，重新啟動RTOS內(nèi)核?。我們想強制進行一次上下文切換，但是如果恢復(fù)調(diào)度器的時候已經(jīng)執(zhí)行了上下文切換，再執(zhí)行一次是沒有意義的，因此會進行一次判斷。*/
???????if(?!xTaskResumeAll?()?)
???????{
????????????taskYIELD?();
???????}
???}
}

10.調(diào)整系統(tǒng)節(jié)拍

10.1函數(shù)描述

void?vTaskStepTick(?TickType_txTicksToJump?);

如果RTOS使能tickless空閑功能，每當(dāng)只有空閑任務(wù)被執(zhí)行時，系統(tǒng)節(jié)拍時鐘中斷將會停止，微控制器進入低功耗模式。

當(dāng)微控制器退出低功耗后，系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器必須被調(diào)整，將進入低功耗的時間彌補上。

如果FreeRTOS移植文件中定義了宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體，則函數(shù)vTaskStepTick用于在這個宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體內(nèi)部調(diào)整系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器。

函數(shù)vTaskStepTick是一個全局函數(shù)，所以也可以在宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體中重寫該函數(shù)。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏configUSE_TICKLESS_IDLE必須設(shè)置為1，此函數(shù)才有效。

10.2參數(shù)描述

「xTickToJump」：時間值，單位是系統(tǒng)節(jié)拍周期，表示微處理器進入低功耗的時間，函數(shù)根據(jù)這個值來調(diào)整系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器的值。

10.3用法舉例

/*?首先定義宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()。宏參數(shù)指定要進入低功耗（睡眠）的時間，單位是系統(tǒng)節(jié)拍周期。*/
#defineportSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP(?xIdleTime?)?vApplicationSleep(?xIdleTime?)
?
/*?定義被宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()調(diào)用的函數(shù)?*/
void?vApplicationSleep(TickType_t?xExpectedIdleTime?)
{
????unsigned?long?ulLowPowerTimeBeforeSleep,ulLowPowerTimeAfterSleep;
?
????/*?從時鐘源獲取當(dāng)前時間，當(dāng)微控制器進入低功耗的時候，這個時鐘源必須在運行?*/
????ulLowPowerTimeBeforeSleep?=ulGetExternalTime();
?
????/*停止系統(tǒng)節(jié)拍時鐘中斷。*/
????prvStopTickInterruptTimer();
?
????/*?配置一個中斷，當(dāng)指定的睡眠時間達到后，將處理器從低功耗中喚醒。這個中斷源必須在微控制器進入低功耗時也可以工作。*/
????vSetWakeTimeInterrupt(?xExpectedIdleTime?);
?
????/*進入低功耗?*/
????prvSleep();
?
????/*?確定微控制器進入低功耗模式持續(xù)的真正時間。因為其它中斷也可能使得微處理器退出低功耗模式。注意：在調(diào)用宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()之前，調(diào)度器應(yīng)該被掛起，portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()返回后，再將調(diào)度器恢復(fù)。因此，這個函數(shù)未完成前，不會執(zhí)行其它任務(wù)。*/
????ulLowPowerTimeAfterSleep?=ulGetExternalTime();
????????
????/*調(diào)整內(nèi)核系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器。*/
????vTaskStepTick(?ulLowPowerTimeAfterSleep?–ulLowPowerTimeBeforeSleep?);
?
????/*重新啟動系統(tǒng)節(jié)拍時鐘中斷。*/
????prvStartTickInterruptTimer();
}