FreeRTOS学习11——时间片任务调度

news2024/12/27 13:06:22

时间片任务调度

- 时间片任务调度

时间片任务调度

概念：时间片调度主要针对优先级相同的任务，当多个任务的优先级相同时，任务调度器会在每一次系统时钟节拍到的时候切换任务，也就是说 CPU 轮流运行优先级相同的任务，每个任务运行的时间就是一个系统时钟节拍。

同等优先级任务轮流地享有相同的 CPU 时间(可设置)，叫时间片，在FreeRTOS中，一个时间片就等于SysTick 中断周期

特点：

同等优先级任务，轮流执行；时间片流转
一个时间片大小，取决为滴答定时器中断频率
注意没有用完的时间片不会再使用，下个任务得到执行还是按照一个时间片的时钟节拍运行

下面我们举个例子详细说

我们创建优先级相同的几个任务，其运行流程如下

首先Task1运行完一个时间片后，切换至Task2运行
Task2运行完一个时间片后，切换至Task3运行
Task3运行过程中（还不到一个时间片），Task3阻塞了（系统延时或等待信号量等），此时直接切换到下一个任务Task1
Task1运行完一个时间片后，切换至Task2运行

接下来用一个实验来验证我们的理论

实验设计：将设计三个任务：start_task、task1、task2，其中task1和task2优先级相同均为2。为了使现象明显，将滴答定时器的中断频率设置为50ms中断一次，即一个时间片50ms

三个任务的功能如下：

start_task：用来创建其他的2个任务
task1：通过串口打印task1的运行次数
task2：通过串口打印task2的运行次数

注意：使用时间片调度需把宏 configUSE_TIME_SLICING 和configUSE_PREEMPTION 置1

在打印任务运行次数的时候需要使用到串口硬件，为了避免多个任务“同时”使用同一个硬件，因此在使用串口硬件打印任务运行次数之前，进入临界区，在使用串口硬件打印任务运行次数之后，再退出临界区

实验代码freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "delay.h"
/*FreeRTOS********************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/*****************************************************************************/
/*FreeRTOS 配置*/
/* START_TASK 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define START_TASK_PRIO 1 							/* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE 128 							/* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t StartTask_Handler; 				/* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters); 		/* 任务函数 */
/* TASK1 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK1_PRIO 2 										/* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE 128 							/* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task1Task_Handler;			 		/* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters); 				/* 任务函数 */
/* TASK2 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK2_PRIO 2										/* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE 128 							/* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task2Task_Handler;			 		/* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters); 				/* 任务函数 */



/*****************************************************************************/

/**
* @brief FreeRTOS 例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
	 xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, 				/* 任务函数 */
							 (const char* )"start_task", 					/* 任务名称 */
							 (uint16_t )START_STK_SIZE, 					/* 任务堆栈大小 */
							 (void* )NULL, 												/* 传入给任务函数的参数 */
							 (UBaseType_t )START_TASK_PRIO,				/* 任务优先级 */
							 (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); /* 任务句柄 */
	 vTaskStartScheduler();                           /* 开启任务调度 */
}
/**
* @brief start_task
* @param pvParameters : 无
* @retval 无
*/
void start_task(void *pvParameters)
{
		 taskENTER_CRITICAL(); /* 进入临界区 在临界区内不进行任务调度，保证新创建的任务不会抢占start_task，也就是等所有任务创建完后再开始任务调度*/
		 /* 创建任务 1 */
		 xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
								 (const char* )"task1",
								 (uint16_t )TASK1_STK_SIZE,
								 (void* )NULL,
								 (UBaseType_t )TASK1_PRIO,
								 (TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler);
								 /* 创建任务 2 */
		 xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
								 (const char* )"task1",
								 (uint16_t )TASK2_STK_SIZE,
								 (void* )NULL,
								 (UBaseType_t )TASK2_PRIO,
								 (TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler);
			vTaskDelete(NULL);			/* 删除开始任务 */
		 taskEXIT_CRITICAL(); 	 /* 退出临界区 */
}
/**
* @brief task1
* @param pvParameters : 无
* @retval 无
*/
/* task1实现LED0每200ms闪烁一次*/
void task1(void *pvParameters)
{

	static uint16_t num;
	while(1)
	 {
		 taskENTER_CRITICAL();
		 num++;
		printf("任务1运行次数：%d\r\n",num);
		 taskEXIT_CRITICAL();
		 delay_ms(10);         
		}
}


/* task2 列表项的插入和删除*/
void task2(void *pvParameters)
{
	static uint16_t num;
	while(1)
	 {
		 taskENTER_CRITICAL();
		 num++;
			printf("任务2运行次数：%d\r\n",num);
		 taskEXIT_CRITICAL();
		 delay_ms(10);
	 }
}