2、FreeRTOS任务相关API函数

1.任务相关的API函数

函数存在于task.c中，主要的函数有：

  • xTaskCreate()：使用动态的方法创建一个任务；
  • xTaskCreatStatic()：使用静态的方法创建一个任务（用的非常少）；
  • xTaskCreateRestricted()：创建一个使用MPU进行限制的任务；
  • vTaskDelete()：删除一个任务；
  • vTaskSuspend()：挂起一个任务；
  • vTaskResume()：恢复一个任务的运行；
  • vTaskResumeFromISR()：中断服务函数中恢复一个任务的运行；
  • portENABLE_INTERRUPTS()：打开FreeRTOS中断；
  • portDISABLE_INTERRUPTS()：关闭freeRTOS中断；

2.动态创建任务

  • xTaskCreate（）函数原型： 
     BaseType_t xTaskCreate(
                              TaskFunction_t pvTaskCode,
                              const char * const pcName,
                              uint16_t usStackDepth,
                              void *pvParameters,
                              UBaseType_t uxPriority,
                              TaskHandle_t *pvCreatedTask
                          );
  • 动态创建任务：使用前先判断 #if( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) 是否成立，如果不成立需要在FreeRTOSConfig.h 文件中添加；
    #include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

//start_task 任务
void start_task(void *pvParameters);       // 任务函数
#define start_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define start_task_prio 1                // 任务优先级
TaskHandle_t start_task_handler;        // 任务句柄

//led1_task 任务
void led1_task(void *pvParameters);        // 任务函数
#define led1_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define led1_task_prio 2                // 任务优先级
TaskHandle_t led1_task_handler;        // 任务句柄
    
int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    uart_init(115200);
    delay_init();
    LED_Init();
    
    // 创建一个任务 xTaskCreate(任务函数, 任务名, 任务堆栈的大小, 传递给任务函数的参数, 任务优先级, 任务句柄);
    xTaskCreate( start_task, "start_stask", start_task_zise, NULL, start_task_prio, &start_task_handler);    
    
    vTaskStartScheduler();        // 开启任务调度
    return 0;
}

void start_task( void * pvParameters )
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 创建临界区
    // 创建led1任务
    xTaskCreate(led1_task, "led1_task", start_task_zise, NULL, led1_task_prio, &led1_task_handler);    
   
    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}
//LED1任务函数 
void led1_task( void * pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        LED0 = ~LED0;
        vTaskDelay(1000);
    }
}

3.静态创建任务

  • xTaskCreatStatic（）函数原型： 
    TaskHandle_t xTaskCreateStatic(    TaskFunction_t pxTaskCode,
                                    const char * const pcName,
                                    const uint32_t ulStackDepth,
                                    void * const pvParameters,
                                    UBaseType_t uxPriority,
                                    StackType_t * const puxStackBuffer,
                                    StaticTask_t * const pxTaskBuffer )
  • 静态创建任务：使用前先判断 #if( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION== 1 ) 是否成立，如果不成立需要在FreeRTOSConfig.h 文件中添加；
  • 在FreeRTOSConfig.h 文件中添加中添加宏后，编译报错： 
    .ObjectsfreeRTOS_sCreate_task.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationGetIdleTaskMemory(referred from tasks.o).
.ObjectsfreeRTOS_sCreate_task.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationGetTimerTaskMemory (referred from timers.o).
  • 由于把静态创建的宏给打开了，所以这两个数需要我们自己去实现 
    // 空闲任务
static StackType_t IdleTaskStack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
static StaticTask_t IdleTaskTCB;
// 定时器任务
static StackType_t TimerTaskStack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];
static StaticTask_t TimerTaskTCB;

// 空闲任务所需内存
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, 
                                    StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, 
                                    uint32_t *pulIdleTaskStackSize )
{
    *ppxIdleTaskTCBBuffer = &IdleTaskTCB;
    *ppxIdleTaskStackBuffer = IdleTaskStack;
    *pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
}
// 定时器任务所需内存
void vApplicationGetTimerTaskMemory( StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, 
                                    StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, 
                                    uint32_t *pulTimerTaskStackSize )
{
    *ppxTimerTaskTCBBuffer = &TimerTaskTCB;
    *ppxTimerTaskStackBuffer = TimerTaskStack;
    *pulTimerTaskStackSize = configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;
}
  • 静态创建任务 
    //start_task 任务
void start_task(void *pvParameters);    // 任务函数
#define start_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define start_task_prio 1                // 任务优先级
StackType_t start_task_stack[start_task_zise];    // 任务控制块大小
StaticTask_t start_task_TCB;            // 任务堆栈大小
TaskHandle_t start_task_handler;        // 任务句柄

//led1_task 任务
void led1_task(void *pvParameters);        // 任务函数
#define led1_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define led1_task_prio 2                // 任务优先级
StackType_t led1_task_stack[start_task_zise];    // 任务控制块大小
StaticTask_t led1_task_TCB;                // 任务堆栈大小
TaskHandle_t led1_task_handler;            // 任务句柄

//led2_task 任务
void led2_task(void *pvParameters);        // 任务函数
#define led2_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define led2_task_prio 3                // 任务优先级
StackType_t led2_task_stack[start_task_zise];    // 任务控制块大小
StaticTask_t led2_task_TCB;                // 任务堆栈大小
TaskHandle_t led2_task_handler;            // 任务句柄

int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    uart_init(115200);
    delay_init();
    LED_Init();
    
    // 创建一个开始任务
    start_task_handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t    )start_task,
                                            (char              *)"start_task",
                                            (uint32_t         )start_task_zise,
                                            (void *            )NULL,
                                            (UBaseType_t    )start_task_prio,
                                            (StackType_t *    )start_task_stack,    // 任务控制块大小
                                            (StaticTask_t *    )&start_task_TCB );    // 任务堆栈大小

    vTaskStartScheduler();        // 开启任务调度
    return 0;
}

void start_task( void * pvParameters )
{
    led1_task_handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t    )led1_task,
                                            (char              *)"led1_task",
                                            (uint32_t         )led1_task_zise,
                                            (void *            )NULL,
                                            (UBaseType_t    )led1_task_prio,
                                            (StackType_t *    )led1_task_stack,    // 任务控制块大小
                                            (StaticTask_t *    )&led1_task_TCB );    // 任务堆栈大小
                                            
    led2_task_handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t    )led2_task,
                                            (char              *)"led2_task",
                                            (uint32_t         )led2_task_zise,
                                            (void *            )NULL,
                                            (UBaseType_t    )led2_task_prio,
                                            (StackType_t *    )led2_task_stack,    // 任务控制块大小
                                            (StaticTask_t *    )&led2_task_TCB );    // 任务堆栈大小
    vTaskDelete(start_task_handler);
}
void led1_task( void * pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        LED0 = ~LED0;
        vTaskDelay(200);
    }
}
void led2_task( void * pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        LED1 = ~LED1;
        vTaskDelay(1000);
    }
}

4.删除任务

  • void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete ) PRIVILEGED_FUNCTION;

5.任务挂起

  •  void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend ) PRIVILEGED_FUNCTION;

6.任务恢复

  •  void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume ) PRIVILEGED_FUNCTION;
  • 挂起、恢复代码如下： 
    //key_task 任务
void key_task(void *pvParameters);        // 任务函数
#define key_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define key_task_prio 4                // 任务优先级
TaskHandle_t key_task_handler;            // 任务句柄

void start_task( void * pvParameters )
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 创建临界区
    
    // 创建按键检查任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t    )key_task,
                (const char *     )"key_task",
                (uint16_t        )key_task_zise,
                (void *            )NULL,
                (UBaseType_t    )key_task_prio,
                (TaskHandle_t * )&key_task_handler);
        ......
    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}

//key任务函数 
void key_task( void * pvParameters )
{
    char key;
    for( ;; )
    {
        key = KEY_Scan(0);
        switch(key)
        {
            case KEY0_PRES:
                vTaskSuspend(led1_task_handler);
                printf("led1_task Suspended.
");
                break;
            case KEY1_PRES:
                vTaskResume(led1_task_handler);
                printf("led1_task Resumed.
");
                break;
            case KEY2_PRES:
                vTaskSuspend(led2_task_handler);
                printf("led2_task Suspended.
");
                break;
            case WKUP_PRES:
                vTaskResume(led2_task_handler);
                printf("led2_task Resumed.
");
                break;
        }
        vTaskDelay(10);            //延时10ms 
    }
}

7.FreeRTOS开关中断

  • freeRTOS管理的中断优先级为 5~15，这是在freeRTOSConfig.h中设置的。 
    #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
    #define configPRIO_BITS               __NVIC_PRIO_BITS
#else
    #define configPRIO_BITS               4                  
#endif

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY            15                      //中断最低优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    5                       //系统可管理的最高中断优先级
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY         ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY     ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS)
  • 设置好宏后，低于configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断可以安全的调用FreeRTOS的API函数（xxFromISR()函数）；
  • 高于configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断不能被FreeRTOS禁止，中断服务函数也不能调用FreeRTOS的API函数。
  • 由于高于configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的优先级不会被FreeRTOS内核屏蔽，因此那些对实时性要求严格的任务可以使用这些优先级（0~4），比如四轴飞行器中的避障检测； 
    //start_task 任务
void start_task(void *pvParameters);    // 任务函数
#define start_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define start_task_prio 1                // 任务优先级
TaskHandle_t start_task_handler;        // 任务句柄

//interrupt_task 任务
void interrupt_task(void *pvParameters);        // 任务函数
#define interrupt_task_zise 50                // 任务堆栈的大小
#define interrupt_task_prio 2                // 任务优先级
TaskHandle_t interrupt_task_handler;            // 任务句柄

int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    uart_init(115200);
    delay_init();
    LED_Init();
    TIM3_Int_Init(10000-1,7200-1);    //设置定时器3的抢占优先级为 4
    TIM5_Int_Init(10000-1,7200-1);    //设置定时器5的抢占优先级为 5
    
    // 创建一个任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t    )start_task,            // 任务函数    
                (const char *     )"start_stask",            // 任务名    
                (uint16_t        )start_task_zise,        // 任务堆栈的大小
                (void *            )NULL,                    // 传递给任务函数的参数
                (UBaseType_t    )start_task_prio,        // 任务优先级
                (TaskHandle_t * )&start_task_handler);    // 任务句柄
    
    vTaskStartScheduler();        // 开启任务调度
    return 0;
}

void start_task( void * pvParameters )
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 创建临界区
    // 创建led1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t    )interrupt_task,
                (const char *     )"interrupt_task",
                (uint16_t        )interrupt_task_zise,
                (void *            )NULL,
                (UBaseType_t    )interrupt_task_prio,
                (TaskHandle_t * )&interrupt_task_handler);
    
    // 创建led2任务            

    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}
//interrupt任务函数 
void interrupt_task( void * pvParameters )
{
    int i = 0;
    for( ;; )
    {
        if(i == 5)
        {
            printf("关闭中断！！！.
");
            portDISABLE_INTERRUPTS();
            delay_xms(5000);            // delay_xms执行的时候不会执行任何任务调度
            printf("开中断！！！.
");
            portENABLE_INTERRUPTS();
        }
        printf("interrupt task is %d runing.
", i);
        LED0 = ~LED0;
        vTaskDelay(1000);
        i++;
    }
}

8.临界段

  •  临界段是指：那些必须完整运行，不能被打断的代码段，比如有的外设的初始化需要严格的时序，初始化过程中不能被打断。FreeRTOS在进入临界段代码的时候需要关闭中断，当处理完临界段代码以后再打开中断。
  • FreeRTOS中与临界段有关的函数有4个，定义于task.h中： 
    #define taskENTER_CRITICAL()        portENTER_CRITICAL()
#define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()

#define taskEXIT_CRITICAL()            portEXIT_CRITICAL()
#define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( x ) portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( x )
  • taskENTER_CRITICAL()：进入任务级的临界区；　　   
  • taskEXIT_CRITICAL()：退出任务级的临界区； 
    void start_task( void * pvParameters )
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 进入临界区
    // 创建led1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t    )interrupt_task,
                (const char *     )"interrupt_task",
                (uint16_t        )interrupt_task_zise,
                (void *            )NULL,
                (UBaseType_t    )interrupt_task_prio,
                (TaskHandle_t * )&interrupt_task_handler);
    
    // 创建led2任务            

    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}
  • taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()：进入中断级临界区；
  • taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()：退出中断级临界区； 
    //定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
    int status_value;
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)      //检查TIM3更新中断发生与否
        {
            status_value = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();    //进入临界区
            printf("定时器3发生中断.
");
            LED1=!LED1;
            TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );    //清除TIMx更新中断标志     
            taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(status_value);    //退出临界区
        }
}

//定时器3中断服务程序
void TIM5_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
    int status_value;
    if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)      //检查TIM5更新中断发生与否
        {    
            status_value = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();    //进入临界区
            printf("定时器5发生中断.
");
            LED1=!LED1;
            TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update  );    //清除TIMx更新中断标志 
            taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(status_value);    //退出临界区
        }
}
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