FreeRTOS系列第10篇---FreeRTOS任務(wù)控制

FreeRTOS任務(wù)控制API函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)任務(wù)延時(shí)、任務(wù)掛起、解除任務(wù)掛起、任務(wù)優(yōu)先級(jí)獲取和設(shè)置等功能。

1.相對(duì)延時(shí)

1.1函數(shù)描述

void?vTaskDelay(?portTickTypexTicksToDelay?)

調(diào)用vTaskDelay()函數(shù)后，任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間由vTaskDelay()函數(shù)的參數(shù)xTicksToDelay指定，單位是系統(tǒng)節(jié)拍時(shí)鐘周期。

常量portTICK_RATE_MS 用來(lái)輔助計(jì)算真實(shí)時(shí)間，此值是系統(tǒng)節(jié)拍時(shí)鐘中斷的周期，單位是毫秒。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelay 必須設(shè)置成1，此函數(shù)才能有效。

vTaskDelay()指定的延時(shí)時(shí)間是從調(diào)用vTaskDelay()后開始計(jì)算的相對(duì)時(shí)間。

比如vTaskDelay(100)，那么從調(diào)用vTaskDelay()后，任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，經(jīng)過(guò)100個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍周期，任務(wù)解除阻塞。因此，vTaskDelay()并不適用于周期性執(zhí)行任務(wù)的場(chǎng)合。

此外，其它任務(wù)和中斷活動(dòng)，會(huì)影響到vTaskDelay()的調(diào)用（比如調(diào)用前高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占了當(dāng)前任務(wù)），因此會(huì)影響任務(wù)下一次執(zhí)行的時(shí)間。

API函數(shù)vTaskDelayUntil()可用于固定頻率的延時(shí)，它用來(lái)延時(shí)一個(gè)絕對(duì)時(shí)間。

1.2參數(shù)描述

• 「xTicksToDelay」：延時(shí)時(shí)間總數(shù)，單位是系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍周期。

1.3用法舉例

voidvTaskFunction(?void?*?pvParameters?)
{
???/*?阻塞500ms.?*/
???constportTickType?xDelay?=?500?/?portTICK_RATE_MS;

???for(?;;?)
???{
???????/*?每隔500ms觸發(fā)一次LED，?觸發(fā)后進(jìn)入阻塞狀態(tài)?*/
???????vToggleLED();
???????vTaskDelay(?xDelay?);
???}
}

2.絕對(duì)延時(shí)

2.1函數(shù)描述

void?vTaskDelayUntil(?TickType_t?*pxPreviousWakeTime,

const?TickType_txTimeIncrement?);

任務(wù)延時(shí)一個(gè)指定的時(shí)間。周期性任務(wù)可以使用此函數(shù)，以確保一個(gè)恒定的頻率執(zhí)行。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelayUntil 必須設(shè)置成1，此函數(shù)才有效。

這個(gè)函數(shù)不同于vTaskDelay()函數(shù)的一個(gè)重要之處在于：vTaskDelay()指定的延時(shí)時(shí)間是從調(diào)用vTaskDelay()之后（執(zhí)行完該函數(shù)）開始算起的，但是vTaskDelayUntil()指定的延時(shí)時(shí)間是一個(gè)絕對(duì)時(shí)間。

調(diào)用vTaskDelay()函數(shù)后，任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間由vTaskDelay()函數(shù)的參數(shù)指定，單位是系統(tǒng)節(jié)拍時(shí)鐘周期。

因此vTaskDelay()并不適用于周期性執(zhí)行任務(wù)的場(chǎng)合。因?yàn)檎{(diào)用vTaskDelay()到任務(wù)解除阻塞的時(shí)間不總是固定的,并且該任務(wù)下一次調(diào)用vTaskDelay()函數(shù)的時(shí)間也不總是固定的（兩次執(zhí)行同一任務(wù)的時(shí)間間隔本身就不固定，中斷或高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占也可能會(huì)改變每一次執(zhí)行時(shí)間）。

vTaskDelay()指定一個(gè)從調(diào)用vTaskDelay()函數(shù)后開始計(jì)時(shí)，到任務(wù)解除阻塞為止的相對(duì)時(shí)間，而vTaskDelayUntil()指定一個(gè)絕對(duì)時(shí)間，每當(dāng)時(shí)間到達(dá)，則解除任務(wù)阻塞。

應(yīng)當(dāng)指出的是，如果指定的喚醒時(shí)間已經(jīng)達(dá)到，vTaskDelayUntil()立刻返回（不會(huì)有阻塞）。

因此，使用vTaskDelayUntil()周期性執(zhí)行的任務(wù)，無(wú)論任何原因（比如，任務(wù)臨時(shí)進(jìn)入掛起狀態(tài)）停止了周期性執(zhí)行，使得任務(wù)少運(yùn)行了一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行周期，那么需要重新計(jì)算所需要的喚醒時(shí)間。

這可以通過(guò)傳遞給函數(shù)的指針參數(shù)pxPreviousWake指向的值與當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)值比較來(lái)檢測(cè)，在大多數(shù)情況下，這并不是必須的。

常量portTICK_RATE_MS 用來(lái)輔助計(jì)算真實(shí)時(shí)間，此值是系統(tǒng)節(jié)拍時(shí)鐘中斷的周期，單位是毫秒。

當(dāng)調(diào)用vTaskSuspendAll()函數(shù)掛起RTOS調(diào)度器時(shí)，不可以使用此函數(shù)。

2.2參數(shù)描述

• 「pxPreviousWakeTime」：指針，指向一個(gè)變量，該變量保存任務(wù)最后一次解除阻塞的時(shí)間第一次使用前，該變量必須初始化為當(dāng)前時(shí)間。之后這個(gè)變量會(huì)在vTaskDelayUntil()函數(shù)內(nèi)自動(dòng)更新。
• 「xTimeIncrement」：周期循環(huán)時(shí)間。當(dāng)時(shí)間等于*pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement時(shí)，任務(wù)解除阻塞。如果不改變參數(shù)xTimeIncrement的值，調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)會(huì)按照固定頻率執(zhí)行。

2.3用法舉例

//每10次系統(tǒng)節(jié)拍執(zhí)行一次
void?vTaskFunction(?void?*?pvParameters?)
{
???static?portTickType?xLastWakeTime;
???const?portTickType?xFrequency?=?10;

???//?使用當(dāng)前時(shí)間初始化變量xLastWakeTime
???xLastWakeTime?=?xTaskGetTickCount();

???for(?;;?)
???{
???????//等待下一個(gè)周期
???????vTaskDelayUntil(?&xLastWakeTime,xFrequency?);

???????//?需要周期性執(zhí)行代碼放在這里
???}
}

3.獲取任務(wù)優(yōu)先級(jí)

3.1函數(shù)描述

UBaseType_t?uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t?xTask?);

獲取指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPriorityGet必須設(shè)置成1，此函數(shù)才有效。

3.2參數(shù)描述

• 「xTask」：任務(wù)句柄。NULL表示獲取當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

3.3返回值

返回指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

3.4用法舉例

voidvAFunction(?void?)
{
???xTaskHandlexHandle;
???//?創(chuàng)建任務(wù)，保存任務(wù)句柄
???xTaskCreate(?vTaskCode,?"NAME",STACK_SIZE,?NULL,?tskIDLE_PRIORITY,?&xHandle?);
???//?...
???//?使用句柄獲取創(chuàng)建的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)
???if(?uxTaskPriorityGet(?xHandle?)?!=tskIDLE_PRIORITY?)
???{
???????//?任務(wù)可以改變自己的優(yōu)先級(jí)
???}
???//?...
???//?當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)比創(chuàng)建的任務(wù)優(yōu)先級(jí)高？
???if(?uxTaskPriorityGet(?xHandle?)????{
???????//?當(dāng)前優(yōu)先級(jí)較高
???}
}

4.設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級(jí)

4.1函數(shù)描述

void?vTaskPrioritySet(?TaskHandle_txTask,

UBaseType_tuxNewPriority?);

設(shè)置指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。如果設(shè)置的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)，在函數(shù)返回前會(huì)進(jìn)行一次上下文切換。

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

4.2參數(shù)描述

• 「xTask」：要設(shè)置優(yōu)先級(jí)任務(wù)的句柄，為NULL表示設(shè)置當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)。
• 「uxNewPriority」：要設(shè)置的新優(yōu)先級(jí)。

4.3用法舉例

voidvAFunction(?void?)
{
???xTaskHandlexHandle;
???//?創(chuàng)建任務(wù)，保存任務(wù)句柄。
???xTaskCreate(?vTaskCode,?"NAME",STACK_SIZE,?NULL,?tskIDLE_PRIORITY,?&xHandle?);
???//?...
???//?使用句柄來(lái)提高創(chuàng)建任務(wù)的優(yōu)先級(jí)
???vTaskPrioritySet(?xHandle,tskIDLE_PRIORITY?+?1?);
???//?...
???//?使用NULL參數(shù)來(lái)提高當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，設(shè)置成和創(chuàng)建的任務(wù)相同。
???vTaskPrioritySet(?NULL,?tskIDLE_PRIORITY?+1?);
}

5.任務(wù)掛起

5.1函數(shù)描述

void?vTaskSuspend(?TaskHandle_txTaskToSuspend?);

掛起指定任務(wù)。被掛起的任務(wù)絕不會(huì)得到處理器時(shí)間，不管該任務(wù)具有什么優(yōu)先級(jí)。

調(diào)用vTaskSuspend函數(shù)是不會(huì)累計(jì)的：即使多次調(diào)用vTaskSuspend ()函數(shù)將一個(gè)任務(wù)掛起，也只需調(diào)用一次vTaskResume ()函數(shù)就能使掛起的任務(wù)解除掛起狀態(tài)。

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

5.2參數(shù)描述

• 「xTaskToSuspend」：要掛起的任務(wù)句柄。為NULL表示掛起當(dāng)前任務(wù)。

5.3用法舉例

voidvAFunction(?void?)
{
???xTaskHandlexHandle;
???//?創(chuàng)建任務(wù)，保存任務(wù)句柄.
???xTaskCreate(?vTaskCode,?"NAME",STACK_SIZE,?NULL,?tskIDLE_PRIORITY,?&xHandle?);
???//?...
???//?使用句柄掛起創(chuàng)建的任務(wù).
???vTaskSuspend(?xHandle?);
???//?...
???//?任務(wù)不再運(yùn)行，除非其它任務(wù)調(diào)用了vTaskResume(xHandle?)
???//...
???//?掛起本任務(wù).
???vTaskSuspend(?NULL?);
???//?除非另一個(gè)任務(wù)使用handle調(diào)用了vTaskResume，否則永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行到這里
}

6.恢復(fù)掛起的任務(wù)

6.1函數(shù)描述

void?vTaskResume(?TaskHandle_txTaskToResume?);

恢復(fù)掛起的任務(wù)。

通過(guò)調(diào)用一次或多次vTaskSuspend()掛起的任務(wù)，可以調(diào)用一次vTaskResume ()函數(shù)來(lái)再次恢復(fù)運(yùn)行。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必須置1，此函數(shù)才有效。

6.2參數(shù)描述

• 「xTaskToResume」：要恢復(fù)運(yùn)行的任務(wù)句柄。

6.3用法舉例

voidvAFunction(?void?)
{
???????xTaskHandle?xHandle;
???//?創(chuàng)建任務(wù)，保存任務(wù)句柄
???xTaskCreate(?vTaskCode,?"NAME",STACK_SIZE,?NULL,?tskIDLE_PRIORITY,?&xHandle?);
???//?...
???//?使用句柄掛起創(chuàng)建的任務(wù)
???vTaskSuspend(?xHandle?);
???//?...
???//任務(wù)不再運(yùn)行，除非其它任務(wù)調(diào)用了vTaskResume(xHandle?)????
????????//...
???//?恢復(fù)掛起的任務(wù).
???vTaskResume(?xHandle?);
???//?任務(wù)再一次得到處理器時(shí)間
???//?任務(wù)優(yōu)先級(jí)與之前相同
}

7.恢復(fù)掛起的任務(wù)（在中斷服務(wù)函數(shù)中使用）

7.1函數(shù)描述

BaseType_t?xTaskResumeFromISR(TaskHandle_t?xTaskToResume?);

用于恢復(fù)一個(gè)掛起的任務(wù)，用在ISR中。

通過(guò)調(diào)用一次或多次vTaskSuspend()函數(shù)而掛起的任務(wù)，只需調(diào)用一次xTaskResumeFromISR()函數(shù)即可恢復(fù)運(yùn)行。

xTaskResumeFromISR()不可用于任務(wù)和中斷間的同步，如果中斷恰巧在任務(wù)被掛起之前到達(dá)，這就會(huì)導(dǎo)致一次中斷丟失（任務(wù)還沒有掛起，調(diào)用xTaskResumeFromISR()函數(shù)是沒有意義的，只能等下一次中斷）。

這種情況下，可以使用信號(hào)量作為同步機(jī)制。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必須設(shè)置成1，此函數(shù)才有效。

7.2參數(shù)描述

• 「xTaskToResume」：要恢復(fù)運(yùn)行的任務(wù)句柄。

7.3返回值

如果恢復(fù)任務(wù)后需要上下文切換返回pdTRUE，否則返回pdFALSE。由ISR確定是否需要上下文切換。

7.4用法舉例

xTaskHandlexHandle;?????????//注意這是一個(gè)全局變量
?
void?vAFunction(?void?)
{
???//?創(chuàng)建任務(wù)并保存任務(wù)句柄
???xTaskCreate(?vTaskCode,?"NAME",STACK_SIZE,?NULL,?tskIDLE_PRIORITY,?&xHandle?);

???//?...?剩余代碼.
}

void?vTaskCode(?void?*pvParameters?)
{
???for(?;;?)
???{
???????//?...?在這里執(zhí)行一些其它功能

???????//?掛起自己
???????vTaskSuspend(?NULL?);

???????//直到ISR恢復(fù)它之前，任務(wù)會(huì)一直掛起
???}
}

void?vAnExampleISR(?void?)
{
???portBASE_TYPExYieldRequired;

???//?恢復(fù)被掛起的任務(wù)
???xYieldRequired?=?xTaskResumeFromISR(xHandle?);

???if(?xYieldRequired?==?pdTRUE?)
???{
???????//?我們應(yīng)該進(jìn)行一次上下文切換
???????//?注:??如何做取決于你具體使用，可查看說(shuō)明文檔和例程
???????portYIELD_FROM_ISR();
???}
}