FreeRTOS 任务调度和任务的状态

news2024/9/29 3:23:38

什么是任务调度？

FreeRTOS的任务调度规则是怎样的？

抢占式调度运行过程编辑

时间片调度运行过程编辑

任务的状态

任务调度和任务的状态案例分析

什么是任务调度？

调度器就是使用相关的调度算法来决定当前需要执行的哪个任务。

FreeRTOS中开启任务调度的函数是 vTaskStartScheduler() ，但在 CubeMX 中被封装为 osKernelStart() 。

FreeRTOS的任务调度规则是怎样的？

FreeRTOS 是一个实时操作系统，它所奉行的调度规则：

1. 高优先级抢占低优先级任务，系统永远执行最高优先级的任务（即抢占式调度）

2. 同等优先级的任务轮转调度（即时间片调度）

还有一种调度规则是协程式调度，但官方已明确表示不更新，主要是用在小容量的芯片上，用得也不多。

抢占式调度运行过程

总结：

1. 高优先级任务，优先执行；

2. 高优先级任务不停止，低优先级任务无法执行；

3. 被抢占的任务将会进入就绪态

时间片调度运行过程

总结：

1. 同等优先级任务，轮流执行，时间片流转；

2. 一个时间片大小，取决为滴答定时器中断周期；

3. 注意没有用完的时间片不会再使用，下次任务 Task3 得到执行，还是按照一个时间片的时钟节拍运行

任务的状态

FreeRTOS中任务共存在4种状态：

Running 运行态

当任务处于实际运行状态称之为运行态，即CPU的使用权被这个任务占用（同一时间仅一个任务处于运行态）。

Ready 就绪态

处于就绪态的任务是指那些能够运行（没有被阻塞和挂起），但是当前没有运行的任务，因为同优先级或更高优先级的任务正在运行。

Blocked 阻塞态

如果一个任务因延时，或等待信号量、消息队列、事件标志组等而处于的状态被称之为阻塞态。

Suspended 挂起态

类似暂停，通过调用函数 vTaskSuspend() 对指定任务进行挂起，挂起后这个任务将不被执行，只有调用函数 xTaskResume() 才可以将这个任务从挂起态恢复。

总结：

1. 仅就绪态可转变成运行态
2. 其他状态的任务想运行，必须先转变成就绪态

任务调度和任务的状态案例分析

实验需求

创建 4 个任务：taskLED1，taskLED2，taskKEY1，taskKEY2，任务要求如下：

taskLED1：间隔 500ms 闪烁 LED1；

taskLED2：间隔 1000ms 闪烁 LED2；

taskKEY1：如果 taskLED1 存在，则按下 KEY1 后删除 taskLED1 ，否则创建 taskLED1 ；

taskKEY2：如果 taskLED2 正常运行，则按下 KEY2 后挂起 taskLED2 ，否则恢复 taskLED2。

1.打开CubeMX，将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6，具体看我之前写过的文章

将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6

2.然后创建四个任务

3.查看原理图配置按键跟LED灯引脚，导出代码

代码示例：

uart.c 重定向printf

#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	unsigned char temp[1] = {ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
	return ch;
}

freertos.c

void StartTaskLED1(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
    osDelay(500);
  }
}

void StartTask02(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
    osDelay(1000);
  }
}

void StartTaskKey1(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			osDelay(20); // 延时消抖
            if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
            {
			    printf("Key1 被按下\r\n");
			    if(TaskLED1Handle == NULL)
			    {
			    	printf("任务1不存在，准备创建任务1\r\n");
				    osThreadDef(TaskLED1, StartTaskLED1, osPriorityNormal, 0, 128);
				    TaskLED1Handle = osThreadCreate(osThread(TaskLED1), NULL);
				    if(TaskLED1Handle != NULL)
				    {
				    	printf("任务1创建成功\r\n");
				    }
			    }
			    else
			    {
				    printf("删除任务1\r\n");
				    osThreadTerminate(TaskLED1Handle);
				    TaskLED1Handle = NULL;
		    	}
            }
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);
		}
        osDelay(10);
  }
}

void StartTaskKey2(void const * argument)
{
	static int flag = 0;	
  for(;;)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			osDelay(20); // 延时消抖
            if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
            {
    			printf("Key2 被按下\r\n");
		    	if(flag == 0)
		    	{
			    	osThreadSuspend(TaskLED2Handle);
			    	printf("任务2被挂起暂停\r\n");
			    	flag = 1;
			    }
			    else
			    {
			    	osThreadResume(TaskLED2Handle);
			    	printf("任务2重新恢复\r\n");
			    	flag = 0;
		    	}
           }
            while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);
		}
        osDelay(10);
  }
}

编译烧录代码后打开串口助手：