任务状态

  在FreeRTOS中一个任务经创建后会有多个状态，通常可分为以下几种状态：

• 就绪态：新创建的任务一般处于就绪态。处于就绪态的任务表明其已经存在于就绪列表中，其已经具备所有的任务执行需要条件，只等待调度器调度运行；
• 运行态：运行态，表明该任务正在占用处理器执行任务。调度器永远都只会从就绪列表中选取优先级最高任务运行；
• 挂起态：处于挂起态的任务一般都是长时间不允许运行的任务，此时CUP不会处理该任务的任何信息；
• 阻塞态：任务处于阻塞态，说明该任务不在就绪列表中，其正在等待某个时序或者是某个外部中断。通常任务挂起、任务延时、任务等待信号量都属于阻塞。

  既然如此，各个状态间转换关系又是怎么的呢？

• 创建任务—>就绪态1：任务经过创建函数(xTaskCreate/xTaskCreateStatic)后可以直接进入就绪态；
• 就绪态—>运行态2：任务发生切换时，调度器总从就绪列表中选取优先级最高的任务进入运行态开始运行；
• 运行态—>就绪态3：当有更高优先级任务被创建或恢复后，调度器就会将新任务变成运行态，而原来的任务就会变成阻塞状态，直到新任务执行完毕后原任务才会继续运行；看到这大家有没有觉得这玩意有点像中断呢？🤣🤣🤣
• 运行态—>阻塞态4：当正在执行的任务发生阻塞（挂起、延时、读取信号量等）时，该任务就会变成阻塞态，并且任务还会从就绪列表中删除，最后调度器会从就绪列表中执行当前优先级最高的任务；
• 阻塞态—>就绪态5：当阻塞任务恢复（任务恢复、延时超时、读取信号量超时等）后，该任务会变成就绪态，并且重新加入到就绪列表，此时调度器仍然执行就绪列表中优先级最高的任务；
• 就绪态—>挂起态6：无论任务处于哪个状态一旦调用API（vTaskSuspend）任务都会切换到挂起状态，挂起任务不会获得CPU使用权，更不会参与调度器的调度 ，挂起后调度器仍然调度就绪列表中优先级最高的任务运行；
• 阻塞态—>挂起态7：与6相同；
• 运行态—>挂起态8：与6相同；
• 挂起态—>就绪态9：处于挂起态的任务经任务恢复（vTaskResume）后，任务会切换到就绪态，此时调度器仍然调度就序列表中优先级最高的任务运行；

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任务函数

启动任务调度器
函数原型

void vTaskStartScheduler(void);

函数参数

无

函数说明
  函数vTaskStartScheduler是FreeRTOS中一个非常重要的函数，无论是什么样的FreeRTOS程序都需要使用vTaskStartScheduler函数启动调度器，该函数就像一个总开关，只有将其打开才能够使得FreeRTOS正常工作。

静态任务创建
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 );
    

参数解析

• TaskFunction_t pxTaskCode：设置创建任务所需执行的任务函数；
• const char * const pcName：设置任务名字；
• const uint32_t ulStackDepth：设置任务栈长度；
• void * const pvParameters：传递给任务的参数；
• UBaseType_t uxPriority：设置任务优先级；
• StackType_t * const puxStackBuffer：设置任务堆栈；
• StaticTask_t * const pxTaskBuffer：任务控制块；

函数说明
  静态创建任务函数xTaskCreateStatic，含有七个参数、一个返回值（表示任务是否创建成功）。需要注意的是使用其创建任务时需要传入任务栈。

动态任务创建
函数原型

    BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,
                            const char * const pcName,
                            const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
                            void * const pvParameters,
                            UBaseType_t uxPriority,
                            TaskHandle_t * const pxCreatedTask);

参数解析

• TaskFunction_t pxTaskCode：设置创建任务所需执行的任务函数；
• const char * const pcName：设置任务名字；
• const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth：设置任务栈大小；
• void * const pvParameters：传递任务函数参数；
• UBaseType_t uxPriority：设置任务优先级；
• TaskHandle_t * const pxCreatedTask：保存任务控制块；

函数说明
  动态创建任务函数，共含有六个参数、一个返回值(返回值也表示任务是否创建成功),与静态创建任务不同之处是该函数不用传入任务栈，其任务栈使用动态方式创建。

单任务挂起
函数原型

void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );

参数解析

• TaskHandle_t xTaskToSuspend：任务的控制权柄；

函数说明
  通过该函数可以使得某任务进入挂起状态，等待下次任务恢复才有可能继续运行。

多任务挂起
函数原型

void vTaskSuspendAll( void );

参数解析

无

函数说明
  通过函数vTaskSuspendAll能够使得所有的任务都进入挂起状态，看起来将所有任务都挂起了，实际上仅仅锁住调度器（也就是挂起任务调度器）。使用该函数虽然锁住了调度器，但系统中断依旧可以正常使用。

单任务恢复
函数原型

void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume );

参数解析

• TaskHandle_t xTaskToSuspend：任务的控制权柄；

函数说明
  通过函数vTaskResume可以使由挂起函数vTaskSuspend挂起的任务重新恢复。
  无论同一任务在挂起时候调用过多少次vTaskSuspend()函数，也只需调用一次vTaskResume()函数即可将任务恢复运行；当然，无论调用多少次vTaskResume()函数，也只有在任务是挂起态的时候才进行恢复。

多任务恢复
函数原型

BaseType_t xTaskResumeAll( void );

参数解析

• 返回值：类型为BaseType_t，用于表示恢复任务是否成功；

函数说明
  通过函数xTaskResumeAll可以使得所有被挂起的任务都恢复。
  调度器恢复可以调用xTaskResumeAll()函数，调用多少次的 vTaskSuspendAll()就要调用多少次xTaskResumeAll()进行恢复。

在中断中恢复任务
函数原型

BaseType_t xTaskResumeFromISR( TaskHandle_t xTaskToResume );

参数解析

• TaskHandle_t xTaskToResume：任务控制权柄；
• 返回值：类型为BaseType_t，用于表示任务恢复是否成功；

函数说明
  函数xTaskResumeFromISR是在中断中恢复被挂起任务。
  使用该函数时必须将INCLUDE_vTaskSuspend 和INCLUDE_vTaskResumeFromISR 都定义为 1 才有效。但任务还没有处于挂起态的时候，调用xTaskResumeFromISR()函数是没有任何意义的。

任务删除
函数原型

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete );

参数解析

• TaskHandle_t xTaskToDelete：任务的控制句柄；

函数说明
  使用函数vTaskDelete()前需要将INCLUDE_vTaskDelete定义为 1；被删除任务可以从所有就绪、阻塞、挂起和事件列表中删除。
  通过函数vTaskDelete()可以删除某个任务；当删除自身时，传入参数NULL，但自己的内存并没有得到释放。

任务相对延时
函数原型

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay );

参数解析

• const TickType_t xTicksToDelay：延时时间，单位为系统节拍时间 (tick)；

函数说明
  使用vTaskDelay()函数前，必须把INCLUDE_vTaskDelay 定义为 1。
  函数vTaskDelay()是相对地阻塞延时，调用该函数后，任务将进入阻塞状态，并且让出 CPU 资源。延时时长由形参 xTicksToDelay 决定，单位为系统节拍周期， 比如系统的时钟节拍周期为 1ms，那么调用vTaskDelay(10)的延时时间则为10ms，那么经过从调用vTaskDelay()相对的10ms后任务会解除阻塞，因此，函数vTaskDelay()不适用于周期性执行任务的场合，并且其他任务与中断也会影响该函数正常工作。

任务绝对延时
函数原型

BaseType_t xTaskDelayUntil( TickType_t *pxPreviousWakeTime, 
							const TickType_t xTimeIncrement );

参数解析

• TickType_t *pxPreviousWakeTime：指针，指向一个变量，该变量保存任务最后一次解除阻塞的的时刻。第一次使用时，该变量必须初始化为当前时间，之后这个变量会在vTaskDelayUntil()函数内自动更新。
• const TickType_t xTimeIncrement：周 期 循 环 时 间 。 当 时 间 等 于(*pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)时，任务解除阻塞。如果不改变参数 xTimeIncrement 的值，调用该函数的任务会按照固定频率执行。
• 返回值：数据类型为BaseType_t，用于检验任务是否实际延迟的值。

函数说明
  在实际使用过程中，一般使用vTaskDelayUntil函数，但是它的实现本质上还是依靠函数xTaskDelayUntil实现。函数重声明如下：

/*
 * vTaskDelayUntil() is the older version of xTaskDelayUntil() and does not
 * return a value.
 */
#define vTaskDelayUntil( pxPreviousWakeTime, xTimeIncrement )                   \
    do {                                                                        \
        ( void ) xTaskDelayUntil( ( pxPreviousWakeTime ), ( xTimeIncrement ) ); \
    } while( 0 )

  使用函数vTaskDelayUntil前，必须把INCLUDE_vTaskDelayUntil 定义为 1。
  函数vTaskDelayUntil()延时是绝对性的。
  功能上看，函数vTaskDelayUntil() 与函数vTaskDelay () 都是用来实现任务的周期性延时。但vTaskDelay ()的延时是相对的，是不确定的，它的延时是等 vTaskDelay ()调用完毕后开始计算**的。并且 vTaskDelay ()延时时间到了之后，如果有高优先级的任务或者中断正在执行，被延时阻塞的任务并不会马上解除阻塞，所有每次执行任务的周期并不完全确定。而vTaskDelayUntil()延时是绝对的，适用于周期性执行的任务。当(*pxPreviousWakeTime +xTimeIncrement)时间到达后，vTaskDelayUntil()函数立刻返回，如果此任务是最高优先级的，则任务会立马解除阻塞。

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示例

示例1
  利用FreeRTOS的空闲任务计时实现LED1、LED2灯闪烁。

• 步骤一：创建两个FreeRTOS的任务，其优先级都设置为1；
• 步骤二：完成两个FreeRTOS任务的函数体，每次执行一次任务后就使用函数vTaskSuspend将任务挂起；
• 步骤三：完成空闲任务函数函数体，每执行一个函数就将计数值加 1 。当空闲任务执行次数到达指定次数时，就使用函数vTaskResume恢复函数。

void task1(void);
void task2(void);

unsigned int count[2] = {0,0};

/*****************************************
* 函数功能：freertos工作函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void freertosWork(void)
{
	/*创建任务两个LED灯闪烁任务*/
	//存储创建任务的返回值
	BaseType_t xReturn[2] ;
	
	//动态创建任务1
	xReturn[0] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )task1,//任务入口函数
				(const char *)"task1",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[0]//任务控制块
				);
	
	//动态创建任务2
	xReturn[1] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )task2,//任务入口函数
				(const char *)"task2",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[1]//任务控制块
				);					
		
	//创建成功 
	if (pdPASS == xReturn[0] == xReturn[1])
		//启动任务，开启调度 
		vTaskStartScheduler(); 
	//创建失败
	else
		//点亮LED6
		changeLedStateByLocation(LED6,ON);
	return 0;
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的任务1
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void task1(void)
{
	while(1)
	{
		//LED1反转状态
		rollbackLedByLocation(LED1);
		//挂起任务
		vTaskSuspend(xHandleTsak[0]);
	}
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的任务2
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void task2(void)
{
	while(1)
	{
		//LED2状态反转
		rollbackLedByLocation(LED2);
		//挂起任务
		vTaskSuspend(xHandleTsak[1]);
	}
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的空闲任务
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void vApplicationIdleHook (void)
{
		++count[0];		
		if(count[0] % 900000 == 0)
			//恢复任务1
			vTaskResume(xHandleTsak[1]);
		if(count[0] % 1000000 == 0)
			//恢复任务0
			vTaskResume(xHandleTsak[0]);
		if(count[0] % 500000 == 0)
			rollbackLedByLocation(LED8);
}

结果
  其结果为LED1、LED2根据空闲任务执行次数来切换LED1与LED2的状态；

示例2
  利用FreeRTOS的空闲任务计时实现LED1、LED2、LED3轮换灯闪烁。

• 步骤一：创建三个FreeRTOS的任务，其优先级都设置为1；
• 完成三个FreeRTOS任务的函数体，每次执行一次任务后就使用函数vTaskDelayUntil将任务周期性阻塞，切换各个任务；

void task1(void);
void task2(void);
void task3(void);

unsigned int count[2] = {0,0};

/*****************************************
* 函数功能：freertos工作函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void freertosWork(void)
{
	/*创建任务两个LED灯闪烁任务*/
	//存储创建任务的返回值
	BaseType_t xReturn[2] ;
	
	//动态创建任务1
	xReturn[0] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )task1,//任务入口函数
				(const char *)"task1",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[0]//任务控制块
				);
	
	//动态创建任务2
	xReturn[1] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )task2,//任务入口函数
				(const char *)"task2",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[1]//任务控制块
				);					
	
	//动态创建任务3
	xReturn[2] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )task3,//任务入口函数
				(const char *)"task3",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[2]//任务控制块
				);		
	//创建成功 
	if (pdPASS == xReturn[0] == xReturn[1] == xReturn[2])
		//启动任务，开启调度 
		vTaskStartScheduler(); 
	//创建失败
	else
		//点亮LED6
		changeLedStateByLocation(LED6,ON);
	return 0;
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的任务1
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void task1(void)
{
	//保存上次任务执行的时间，调用后会再次刷新时间
	static portTickType PreviousWakeTime;
	const volatile TickType_t xDelay900ms = pdMS_TO_TICKS( 900UL );
	//获取当前时间
	PreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while(1)
	{
		//LED1反转状态
		rollbackLedByLocation(LED1);
		vTaskDelayUntil( &PreviousWakeTime,xDelay900ms );
	}
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的任务2
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void task2(void)
{

	//保存上次任务执行的时间，调用后会再次刷新时间
	static portTickType PreviousWakeTime;
	const volatile TickType_t xDelay1400ms = pdMS_TO_TICKS( 1400UL );
	//获取当前时间
	PreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while(1)
	{
		//LED2状态反转
		rollbackLedByLocation(LED2);	
		vTaskDelayUntil( &PreviousWakeTime,xDelay1400ms );
	}
}

/*****************************************
* 函数功能：freertos的任务3
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void task3(void)
{
	
	//保存上次任务执行的时间，调用后会再次刷新时间
	static portTickType PreviousWakeTime;
	const volatile TickType_t xDelay2000ms = pdMS_TO_TICKS( 2000UL );
	//获取当前时间
	PreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while(1)
	{
		//LED2状态反转
		rollbackLedByLocation(LED3);	
		vTaskDelayUntil( &PreviousWakeTime,xDelay2000ms );
	}
}

结果
  FreeRTOS创建的三个任务，分别以900ms、1400ms、2000ms的时间间隔轮流执行，视觉上就是LED1、LED2、LED3轮流闪烁。

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小编这里还有一篇关于定时器的文章，也欢迎各位点击观看😉😉😉【FreeRTOS】详细讲解FreeRTOS的软件定时器及通过示例讲述其用法

最后 ，也欢迎大家留言或私信交流，大家共同进步！😁😁😁