FreeRTOS——TCB任务控制块、任务句柄、任务栈详解

news2024/10/11 5:55:02

任务控制块结构体

任务控制块是 FreeRTOS 中用于描述和管理任务的数据结构,包含了任务的状态、优先级、堆栈等信息。

TCB_t的全称为Task Control Block,也就是任务控制块,这个结构体包含了一个任务所有的信息,它的定义以及相关变量的解释如下:

typedef struct tskTaskControlBlock             
    {
        // 这里栈顶指针必须位于TCB第一项是为了便于上下文切换操作,详见xPortPendSVHandler中任务切换的操作。
        volatile StackType_t    *pxTopOfStack;    

        // MPU相关暂时不讨论
        #if ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 )
            xMPU_SETTINGS    xMPUSettings;        
        #endif

        // 表示任务状态,不同的状态会挂接在不同的状态链表下
        ListItem_t            xStateListItem;    
        // 事件链表项,会挂接到不同事件链表下
        ListItem_t            xEventListItem;        
        // 任务优先级,数值越大优先级越高
        UBaseType_t            uxPriority;            
        // 指向堆栈起始位置,这只是单纯的一个分配空间的地址,可以用来检测堆栈是否溢出
        StackType_t            *pxStack;            
        // 任务名
        char                pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ];

        // 指向栈尾,可以用来检测堆栈是否溢出
        #if ( ( portSTACK_GROWTH > 0 ) || ( configRECORD_STACK_HIGH_ADDRESS == 1 ) )
            StackType_t        *pxEndOfStack;        
        #endif

        // 记录临界段的嵌套层数
        #if ( portCRITICAL_NESTING_IN_TCB == 1 )
            UBaseType_t        uxCriticalNesting;    
        #endif

        // 跟踪调试用的变量
        #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
            UBaseType_t        uxTCBNumber;        
            UBaseType_t        uxTaskNumber;        
        #endif

        // 任务优先级被临时提高时,保存任务原本的优先级
        #if ( configUSE_MUTEXES == 1 )
            UBaseType_t        uxBasePriority;        
            UBaseType_t        uxMutexesHeld;
        #endif

        // 任务的一个标签值,可以由用户自定义它的意义,例如可以传入一个函数指针可以用来做Hook    函数调用
        #if ( configUSE_APPLICATION_TASK_TAG == 1 )
            TaskHookFunction_t pxTaskTag;
        #endif

        // 任务的线程本地存储指针,可以理解为这个任务私有的存储空间
        #if( configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS > 0 )
            void            *pvThreadLocalStoragePointers[     configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS ];
        #endif

        // 运行时间变量
        #if( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
            uint32_t        ulRunTimeCounter;    
        #endif

        // 支持NEWLIB的一个变量
        #if ( configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1 )
            struct    _reent xNewLib_reent;
        #endif

        // 任务通知功能需要用到的变量
        #if( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )
            // 任务通知的值 
            volatile uint32_t ulNotifiedValue;
            // 任务通知的状态
            volatile uint8_t ucNotifyState;
        #endif

        // 用来标记这个任务的栈是不是静态分配的
        #if( tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE != 0 ) 
            uint8_t    ucStaticallyAllocated;         
        #endif

        // 延时是否被打断
        #if( INCLUDE_xTaskAbortDelay == 1 )
            uint8_t ucDelayAborted;
        #endif

        // 错误标识
        #if( configUSE_POSIX_ERRNO == 1 )
            int iTaskErrno;
        #endif

    } tskTCB;
    typedef tskTCB TCB_t;

栈顶指针必须为TCB结构体的第一项,原因是栈顶指针与我们的任务上下文保存、任务切换和任务恢复等操作息息相关。 

每个任务都有自己的任务控制块,类似身份证。

TCB结构体中portSTACK_GROWTH>0表示栈是向上生长,<0表示栈是向下生长,我们STM32的栈是高地址往低地址存储,是向下生长的;而堆是低地址往高地址生长,是向上生长的。

 

任务句柄

        任务句柄(Task Handle)是在 FreeRTOS 中用于标识和引用任务的数据类型。每个创建的任务都会分配一个唯一的任务句柄,通过该句柄可以对任务进行操作和管理。

任务句柄是一个指向任务控制块(Task Control Block,TCB)的指针

        使用任务句柄,可以通过 FreeRTOS 提供的 API 函数对任务进行操作,例如挂起(suspend)、恢复(resume)、删除(delete)任务,或者查询任务的状态等。另外,任务句柄还可以用于任务通信和同步的机制,例如向任务发送信号量或消息。

        在创建任务时,通过调用 FreeRTOS 提供的任务创建函数(例如 xTaskCreate())可以获取到相应任务的句柄。你可以将该句柄保存在一个变量中,以便后续对该任务进行操作或引用。

任务句柄提供了一种有效的方式来管理和操作 FreeRTOS 中的任务。通过使用任务句柄,可以方便地对任务进行控制和监视。

任务栈

图解

任务创建 static void prvInitialiseNewTask(…)
这个函数用于创建新的任务,其中的 “prv” 表示该函数是一个私有函数,只用于内部处理和初始化新任务的操作。对于外部使用者来说,应该使用公开的 API 函数来创建和管理任务,而不是直接调用 “prvInitialiseNewTask”。
这个函数被 TaskHandle_t xTaskCreateStatic() 函数调用
函数源代码如下:

static void prvInitialiseNewTask( 	TaskFunction_t pxTaskCode,              /* 任务入口 */
									const char * const pcName,              /* 任务名称,字符串形式 */
									const uint32_t ulStackDepth,            /* 任务栈大小,单位为字 */
									void * const pvParameters,              /* 任务形参 */
									TaskHandle_t * const pxCreatedTask,     /* 任务句柄 */
									TCB_t *pxNewTCB )                       /* 任务控制块指针 */

{
	StackType_t *pxTopOfStack; //栈顶
	UBaseType_t x;	
	
	/* 获取栈顶地址 */
	pxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 );
	//pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack ) & ( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );
	/* 向下做8字节对齐 */
	pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( uint32_t ) pxTopOfStack ) & ( ~( ( uint32_t ) 0x0007 ) ) );	

	/* 将任务的名字存储在TCB中 */
	for( x = ( UBaseType_t ) 0; x < ( UBaseType_t ) configMAX_TASK_NAME_LEN; x++ )
	{
		pxNewTCB->pcTaskName[ x ] = pcName[ x ];

		if( pcName[ x ] == 0x00 )
		{
			break;
		}
	}
	/* 任务名字的长度不能超过configMAX_TASK_NAME_LEN */
	pxNewTCB->pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN - 1 ] = '\0';

    /* 初始化TCB中的xStateListItem节点 */
    vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xStateListItem ) );
    /* 设置xStateListItem节点的拥有者 */
	listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxNewTCB->xStateListItem ), pxNewTCB );
    
    
    /* 初始化任务栈 */
	pxNewTCB->pxTopOfStack = pxPortInitialiseStack( pxTopOfStack, pxTaskCode, pvParameters );   


	/* 让任务句柄指向任务控制块 */
    if( ( void * ) pxCreatedTask != NULL )
	{		
		*pxCreatedTask = ( TaskHandle_t ) pxNewTCB;
	}
}

初始化任务栈 StackType_t *pxPortInitialiseStack(…)

详细存储见下图:

初始化任务栈的作用是保存当前上下文的任务信息,以供我们后续任务切换所使用。

总结:

任务控制块是存储任务信息的载体,每个任务都有对应自己的任务控制块,我们在创建完任务之后,生成了任务对应的任务控制块,我们所定义的对应任务句柄在任务创建完成之后,就会指向我们的任务控制块,相当于我们可以通过任务句柄,间接去控制和管理我们的任务,而任务栈则是一些寄存器的载体,任务栈通过栈顶地址的加减,去存储一些寄存器信息,进而去设置任务的模式以及一些任务切换时所需要的信息,例如将任务栈中的PC寄存器存储了该任务的函数指针,在进行任务切换时,就可以调出PC寄存器存储的信息,进而找到相应的任务函数去执行,任务栈也为该任务预留了一些寄存器的空间,方便后面的使用。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/2204324.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

UE5蓝图学习笔记玩家碰撞触发死亡加一秒黑屏

UE5蓝图学习笔记玩家碰撞触发死亡加一秒黑屏 1.代表检测自身是否到和其他Actor碰撞。 2.判断Actor是否等于Player Pawn 3.摄像机在一秒钟褪色0-1。 4.Delay延时一秒执行。 5.获取当前关卡的名字。 6.重新加载当前的关卡 。 7.获取Get Plyer Pawn。 8.获取玩家相机控制器…

一次性语音芯片:重塑语音识别技术,引领智能化生活新时代

随着一次性语音芯片的突破性进展&#xff0c;语音识别技术正融入我们生活的方方面面&#xff0c;引领着智能化生活迈向一个全新的时代。这些芯片不仅体积小巧、成本低廉&#xff0c;更在性能上实现了质的飞跃&#xff0c;能够更精确地捕捉并理解人类语音。本文将解读关于一次性…

Scrapy网络爬虫基础

使用Spider提取数据 Scarpy网络爬虫编程的核心就是爬虫Spider组件&#xff0c;它其实是一个继承与Spider的类&#xff0c;主要功能设计封装一个发送给网站服务器的HTTP请求&#xff0c;解析网站返回的网页及提取数据 执行步骤 1、Spider生成初始页面请求&#xff08;封装于R…

基于SpringBoot智能垃圾分类系统【附源码】

基于SpringBoot智能垃圾分类系统 效果如下&#xff1a; 系统首页界面 用户注册界面 垃圾站点页面 商品兑换页面 管理员登录界面 垃圾投放界面 物业登录界面 物业功能界图 研究背景 随着城市化进程的加速&#xff0c;生活垃圾的产量急剧增加&#xff0c;传统的垃圾分类方式已…

Java 集合 Collection常考面试题

理解集合体系图 collection中 list 是有序的,set 是无序的 什么是迭代器 主要遍历 Collection 集合中的元素,所有实现了 Collection 的集合类都有一个iterator()方法,可以返回一个 iterator 的迭代器。 ArrayList 和 Vector 的区别? ArrayList 可以存放 null,底层是由数…

Oracle RAC IPC Send timeout detected问题分析处理

一、报错信息 今天在进行数据库巡检时&#xff0c;在集群节点1发现了IPC相关报错信息&#xff1a; 2024-10-10T10:22:06.84631708:00 IPC Receiver dump detected. Sender instance 2 Receiver pnum 277 ospid 377527 [oraclezxsszpt-sjkfwq1 (PPA6)], pser 124403 2024-10-1…

飞行机器人专栏(十六)-- 双臂机器人体感交互式控制

目录 1. 概要 2. 整体架构流程 3. 控制系统设计 3.1 Vision-based Human-Robot Interaction Control 3.2 Human Motion Estimation Approach 4. 实现方法及实验验证 4.1 System Implementation 4.2 Experimental Setup 4.3 Experimental Results 5. 小结 ​​​​​​​ 1. 概…

Qt Creator 通过python解释器调用*.py

全是看了大佬们的帖子&#xff0c;结合chatGPT才揉出来。在此做个记录。 安装python在Qt Creator *.pro 文件中配置好环境来个简单的example.py调用代码安装pip添加opencv等库调用包含了opencv库的py代码成功 *.pro配置&#xff1a; INCLUDEPATH C:\Users\xuanm\AppData\Lo…

接口测试-day3-jmeter-2组件和元件

组件和元件&#xff1a; 组件&#xff1a;组件指的是jmeter里面任意一个可以使用的功能。比如说查看结果树或者是http请求 元件&#xff1a;元件指是提对组件的分类 组件的作用域&#xff1a;组件放的位置不一样生效也不一样。 作用域取决于组件的的层级结构并不取决于组件的…

论文阅读:OpenSTL: A Comprehensive Benchmark of Spatio-Temporal Predictive Learning

论文地址&#xff1a;arxiv 摘要 由于时空预测没有标准化的比较&#xff0c;所以为了解决这个问题&#xff0c;作者提出了 OpenSTL&#xff0c;这是一个全面的时空预测学习基准。它将流行的方法分为基于循环和非循环模型两类。OpenSTL提供了一个模块化且可扩展的框架&#xff…

算法: 前缀和题目练习

文章目录 前缀和题目练习前缀和二维前缀和寻找数组的中心下标除自身以外数组的乘积和为 K 的子数组和可被 K 整除的子数组连续数组矩阵区域和 前缀和题目练习 前缀和 自己写出来了~ 坑: 数据太大,要用long. import java.util.Scanner;public class Main {public static voi…

“国货户外TOP1”凯乐石签约实在智能,RPA助力全域电商运营自动化提效

近日&#xff0c;国货第一户外品牌KAILAS凯乐石与实在智能携手合作&#xff0c;基于实在智能“取数宝”自动化能力&#xff0c;打通运营数据获取全链路&#xff0c;全面提升淘宝、天猫、抖音等平台的运营效率与消费者体验&#xff0c;以自动化能力驱动企业增长。 KAILAS凯乐石…

雨晨 24H2 正式版 Windows 11 iot ltsc 2024 适度 26100.2033 VIP2IN1

雨晨 24H2 正式版 Windows 11 iot ltsc 2024 适度 26100.2033 VIP2IN1 install.wim 索引: 1 名称: Windows 11 IoT 企业版 LTSC 2024 x64 适度 (生产力环境推荐) 描述: Windows 11 IoT 企业版 LTSC 2024 x64 适度 By YCDISM 2024-10-09 大小: 15,699,006,618 个字节 索引: 2 …

Jenkins常见问题处理

Jenkins操作手册 读者对象&#xff1a;生产环境管理及运维人员 Jenkins作用&#xff1a;项目自动化构建部署。 一、登陆 二、新增用户及设置权限 2.1&#xff1a;新增用户 点击Manager Jenkins → Manager Users → Create User 2.2&#xff1a;权限 点击Manager Jenkins…

互联网线上融合上门洗衣洗鞋小程序,让洗衣洗鞋像点外卖一样简单

随着服务创新的风潮&#xff0c;众多商家已巧妙融入预约上门洗鞋新风尚&#xff0c;并携手洗鞋小程序&#xff0c;开辟线上蓝海。那么&#xff0c;这不仅仅是一个小程序&#xff0c;它究竟蕴含着哪些诱人好处呢&#xff1f; 1. 无缝融合&#xff0c;双线共赢&#xff1a;小程序…

Corel VideoStudio Ultimate 会声会影2025旗舰版震憾来袭,会声会影2025旗舰版最低系统要求

软件介绍 会声会影2025旗舰版全名&#xff1a;Corel VideoStudio Ultimate 2025&#xff0c;相信做视频剪辑的朋友都认识它&#xff0c;会声会影是一款强大的视频剪辑编辑软件&#xff0c;运用数百种拖放滤镜、效果、图形、标题和过渡&#xff0c;探索新奇好玩的新增面部追踪贴…

彩族相机内存卡恢复多种攻略:告别数据丢失

在数字时代&#xff0c;相机内存卡作为我们存储珍贵照片和视频的重要媒介&#xff0c;其数据安全性显得尤为重要。然而&#xff0c;意外删除、错误格式化、存储卡损坏等情况时有发生&#xff0c;导致数据丢失&#xff0c;给用户带来不小的困扰。本文将详细介绍彩族相机内存卡数…

【万字长文】Word2Vec计算详解(三)分层Softmax与负采样

【万字长文】Word2Vec计算详解&#xff08;三&#xff09;分层Softmax与负采样 写在前面 第三部分介绍Word2Vec模型的两种优化方案。 【万字长文】Word2Vec计算详解&#xff08;一&#xff09;CBOW模型 markdown行 9000 【万字长文】Word2Vec计算详解&#xff08;二&#xff0…

初级网络工程师之从入门到入狱(五)

本文是我在学习过程中记录学习的点点滴滴&#xff0c;目的是为了学完之后巩固一下顺便也和大家分享一下&#xff0c;日后忘记了也可以方便快速的复习。 网络工程师从入门到入狱 前言一、链路聚合1.1、手动进行链路聚合1.1.1、 拓扑图&#xff1a;1.1.2、 LSW11.1.3、 LSW2 1.2、…

5.C语言基础入门:数据类型、变量声明与创建详解

C语言基础入门&#xff1a;数据类型、变量声明与创建详解 C语言往期系列文章目录 往期回顾&#xff1a; C语言是什么&#xff1f;编程界的‘常青树’&#xff0c;它的辉煌你不可不知VS 2022 社区版C语言的安装教程&#xff0c;不要再卡在下载0B/s啦C语言入门&#xff1a;解锁…