FreeRTOS--获取CPU的利用率两种方法

计算RTOS的CPU的使用率及任务栈的使用情况，有助于RTOS的调试开发。可以分析多任务的设计的合理性，如果CPU的利用率为1%，说明CPU 99%的时间运行在空闲任务上，则极大的浪费CPU的性能。计算FreeRTOS的CPU使用率就要用到两个函数vTaskList和vTaskGetRunTimeStats。通过这两个函数获取任务的执行状态。

执行的结果用串口打印出来，这种调试仅用于测试而非正常项目。

1.定义一个Timer 50us进入中断一次，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6分钟。运行时间超过了59.6分钟将不准确。FreeRTOS的系统内核没有对总的计数时间做溢出保护。

 1 /**
 2   * @brief  Period elapsed callback in non blocking mode
 3   * @note   This function is called  when TIM1 interrupt took place, inside
 4   * HAL_TIM_IRQHandler(). It makes a direct call to HAL_IncTick() to increment
 5   * a global variable "uwTick" used as application time base.
 6   * @param  htim : TIM handle
 7   * @retval None
 8   */
 9 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
10 {
11   /* USER CODE BEGIN Callback 0 */
12 
13   /* USER CODE END Callback 0 */
14   if (htim->Instance == TIM1) {
15     HAL_IncTick();
16   }
17   /* USER CODE BEGIN Callback 1 */
18     if(htim->Instance == TIM2)
19     {
20         CPU_RunTime++;
21     }
22   /* USER CODE END Callback 1 */
23 }

2.使能相关的宏定义FreeRTOSConfig.h

extern volatile uint32_t CPU_RunTime;

#define configUSE_TRACE_FACILITY 1 //设置为1，使用可视化追踪功能。设置为0，就不使用。如果使用可视化追踪，必须提供追踪缓冲区。
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1 //为1，则该函数将总运行时间写入*pulTotalRunTime中。pulTotalRunTime可以设置为NULL，表示忽略总运行时间

#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1 //用户配置宏定义configUSE_TRACE_FACILITY和configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS都为1的时候，将使能函数vTaskList() 和 vTaskGetRunTimeStats()，如/果两者中任何一个为0，那么这两个函数都将被禁能

#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (CPU_RunTime = 0UL)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() CPU_RunTime

3. 单独创建一个任务统计CPU利用率

 1 /* Cpu_task function */
 2 void Cpu_task(void const * argument)
 3 {
 4   /* USER CODE BEGIN Cpu_task */
 5     uint8_t CPU_RunInfo[512];
 6   /* Infinite loop */
 7   for(;;)
 8   {
 9       memset(CPU_RunInfo,0,512);
10       vTaskList((char *)&CPU_RunInfo); //获取任务运行时间信息
11       printf("---------------------------------------------
");
12       printf("任务名       任务状态     优先级     剩余栈     任务序号
");
13       printf("%s", CPU_RunInfo);
14       printf("---------------------------------------------
");
15       memset(CPU_RunInfo,0,512);
16       vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo);
17       printf("任务名         运行计数     使用率
");
18       printf("%s", CPU_RunInfo);
19       printf("---------------------------------------------

");
20       osDelay(200); /* 延时500个tick */
21 
22   }
23   /* USER CODE END Cpu_task */
24 }

第二种方法查看CPU利用率的方利用TrueStudio IDE查看

设置方法参考：STM32CubeIDE user guide - User manual

1） #define configUSE_TRACE_FACILITY 1

2）应用程序软件必须调用vQueueAddToRegistry()函数，使FreeRTOS队列和FreeRTOS信号量视图能够显示对象

3）freeRTOSConfig.h

#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1

#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (RunTime=0UL)

#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() RunTime

4）tasks.c 中 ulTutoralRunTime

#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )

PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */

PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */

#endif

修改为

#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )

PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */

PRIVILEGED_DATA volatile static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */

#endif