【FreeRTOS】空闲任务

news2025/1/16 16:41:30

空闲任务及其钩子函数

介绍

空闲任务(Idle任务)的作用之一：释放被删除的任务的内存。

除了上述目的之外，为什么必须要有空闲任务? 这是一个良好的程序，它的任务都是事件驱动的：平时大部分时间处于阻塞状态。有可能我们自己创建的所有任务都无法执行，但是调度器必须能找到一个可以运行的任务：所以，我们要提供空闲任务。在使用vTaskStartScheduler()函数来创建、启动调度器时，这个函数内部会创建空闲任务：

空闲任务优先级为0：它不能阻碍用户任务运行
空闲任务要么处于就绪态，要么处于运行态，永远不会阻塞

空闲任务的优先级为0，这意味着一旦某个用户的任务变为就绪态，那么空闲任务马上被切换出去，让这个用户任务运行。在这种情况下，我们说用户任务"抢占"(pre-empt)了空闲任务，这是由调度器实现的。

要注意的是：如果使用vTaskDelete()来删除任务，那么你就要确保空闲任务有机会执行，否则就无法释放被删除任务的内存。

我们可以添加一个空闲任务的钩子函数(Idle Task Hook Functions)，空闲任务的循环每执行一次，就会调用一次钩子函数。钩子函数的作用有这些：

执行一些低优先级的、后台的、需要连续执行的函数
测量系统的空闲时间：空闲任务能被执行就意味着所有的高优先级任务都停止了，所以测量空闲任务占据的时间，就可以算出处理器占用率。
让系统进入省电模式：空闲任务能被执行就意味着没有重要的事情要做，当然可以进入省电模式了。
空闲任务的钩子函数的限制：
不能导致空闲任务进入阻塞状态、暂停状态
如果你会使用vTaskDelete()来删除任务，那么钩子函数要非常高效地执行。如果空闲任务移植卡在钩子函数里的话，它就无法释放内存。

使用钩子函数的前提

在FreeRTOS\Source\tasks.c中，可以看到如下代码，所以前提就是：

把这个宏定义为1：configUSE_IDLE_HOOK
实现vApplicationIdleHook函数

实际操作

创建一个任务的时候，传递了一个函数，假设这个函数只执行10次，不是死循环
在这里插入图片描述

如果这里不是死循环，执行完成之后，直接返回，就进入了错误处理的函数

关闭所有中断，进入死循环，其他所有的任务也不能再次执行

在这里插入图片描述

任务能够调度，都是依赖Tick中断，现在中断都关闭了，那么所有的任务都没有办法再次切换了

如果想退出这个任务，必须自杀

任务如何退出？

任务如何退出？

自杀 vTaskDelete(NULL)
他杀 vTaskDelete(handle) //传入任务的句柄

这里复制第九个程序，改成十个程序

修改这一段代码，先注释vTaskDelete(NULL);，然后再取消注释，对比前后的效果

/**********************************************************************
 * 函数名称： Led_Test
 * 功能描述： Led测试程序
 * 输入参数： 无
 * 输出参数： 无
 *            无
 * 返 回 值： 0 - 成功, 其他值 - 失败
 * 修改日期        版本号     修改人        修改内容
 * -----------------------------------------------
 * 2023/08/03        V1.0     韦东山       创建
 ***********************************************************************/
void Led_Test(void)
{
    Led_Init();

    //while (1)
    for (unsigned char i = 0; i < 3; i++)
    {
        Led_Control(LED_GREEN, 1);
        mdelay(500);

        Led_Control(LED_GREEN, 0);
        mdelay(500);
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

任务自杀之后，LED就不再闪烁了，全彩LED正常运行

如果是任务A杀死任务B，需要任务A给任务B收尸，如果B自杀，则由空闲任务收尸
收尸就是做一些清除工作，需要释放TCB结构体、释放栈~

如果有很多任务自杀的话，空闲任务根本没有机会执行，没有办法执行，没有办法做清除工作，可能会导致内存不够用

为了让空闲任务有机会运行，我们需要养成良好的编程习惯

a 事件驱动
b 调用延时函数delay的时候，要主动休眠，不要使用死循环

这样我们可以再次修改代码，使用vTaskDelay，优化代码

void Led_Test(void)
{
    Led_Init();
    //while (1)
    for (unsigned char i = 0; i < 3; i++)
    {
        Led_Control(LED_GREEN, 1);
        // mdelay(500);
        vTaskDelay(500);

        Led_Control(LED_GREEN, 0);
        // mdelay(500);
        vTaskDelay(500);
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

我们调用vTaskDelete，会把自己从ReadyList切换到DelayTaskList中，也就是从就绪态切换为阻塞态，不会再参与调度
使用vTaskDelete，进入了阻塞状态，让出了CPU资源，这样空闲任务才有机会运行，帮助自杀的任务回收资源

IDLE函数

看看空闲任务的函数，从main.c里找，启动调度器

osKernelStart();

进入函数，找到

vTaskStartScheduler();

创建了空闲任务，记录人空闲任务 prvIdleTask

xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic(	prvIdleTask,
												configIDLE_TASK_NAME,
												ulIdleTaskStackSize,
												( void * ) NULL, /*lint !e961.  The cast is not redundant for all compilers. */
												( tskIDLE_PRIORITY | portPRIVILEGE_BIT ),
												pxIdleTaskStackBuffer,
												pxIdleTaskTCBBuffer ); /*lint !e961 MISRA exception, justified as it is not a redundant explicit cast to all supported compilers. */