FreeRTOS基础学习

一、学习资源：

1、正点原子免费教学视频：原子哥，专注电子技术教学

2、FreeRTOS官方网站： FreeRTOS - Market leading RTOS (Real Time Operating System) for embedded systems with Internet of Things extensions

3、PPT与源码资料：在"FreeRTOS资料"目录里。

二、FreeRTOS基本介绍：

1、FreeRTOS简介：

是一个 免费的 嵌入式 实时操作系统；属于 轻量级小系统，核心代码9000行左右，包含在3个.c文件中；软件实现优先级数量不限，硬件优先级受CPU限制， 任务优先级值越大则越高；可以创建不限数量的任务，但要考虑堆栈内存资源；支持 抢占式、协程式、时间片流转 等任务调度算法。

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2、FreeRTOS基础知识：

任务调度简介：

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一共支持三种任务调度方式：

① 抢占式调度：主要是针对 优先级不同的任务，每个任务都有一个优先级，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务。

② 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（ sysTick的中断时间可设置）。

③ 协程式调度： 当前执行任务将会 一直运行，同时高优先级的任务 不会抢占低优先级任务（ FreeRTOS现在虽然还支持，但已经不再更新这种调度算法了）。

任务状态：

① 运行态：正在执行的任务，该任务就处于运行态， 同一个时间仅有一个任务处于运行态；

② 就绪态：如果该任务已经 能够被执行，但当前 还未被执行，那么该任务处于就绪态；

③ 阻塞态：如果一个任务因 延时或等待外部事件发生，那么这个任务就处于阻塞态；

④ 挂起态： 类似暂停，调用函数 vTaskSuspend()进入挂起态，需要调用 vTaskResume()函数来解挂进入就绪态；

任务状态转换图：

除了运行态，其他的任务状态都有其 任务状态列表：

① 就绪列表（哈希表）：pxReadyTasksLists[x]，其中x代表任务优先级数值，每个优先级对应32位变量的一个位（bit=1代表该优先级有就绪的任务）；

② 阻塞列表：pxDelayedTaskList；

③ 挂起列表：xSuspendedTaskList；

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3、FreeRTOS的下载：

直接从官网上点击“下载”后，默认选择最新的版本即可。

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4、FreeRTOS源码文件结构解析：

FreeRTOS内核目录：./FreeRTOS

① Demo：FreeRTOS演示例程；（主要）

② License：FreeRTOS相关许可；

③ Source：FreeRTOS源码；（核心）

④ Test：公用以及移植层测试代码；

内核源码的Demo文件夹：./FreeRTOS/Demo

提供各种CPU架构和不同厂家SOC的移植例程。

内核源码的Source文件夹：./FreeRTOS/Source

① include目录：包含了FreeRTOS的头文件，必须添加；

② portable目录：包含了FreeRTOS的移植文件，必须添加；

③ croutine.c文件：协程调度相关，可以选择性使用；

④ event_groups.c文件：事件触发相关，可以选择；

⑤ list.c文件：列表实现相关文件，必须添加；

⑥ queue.c文件：队列实现相关，必须添加；

⑦ stream_buffer.c文件：流式缓冲区相关文件，可以选择；

⑧ tasks.c文件：任务处理相关文件，必须添加；

⑨ timers.c文件：软件定时器实现相关，可以选择；

软硬件桥梁portable目录：./FreeRTOS/Source/portable

portable目录提供的FreeRTOS与不同硬件平台的连接桥梁， 实现FreeRTOS可移植的关键。对于STM32这种ARM架构来讲，实际上使用到的是图片中的红圈内容。

① Keil：我们使用的开发平台，它还指向RVDS；

② RVDS：不同内核芯片的移植文件；

③ MemMang：内存管理文件；

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三、FreeRTOS的移植：

1、基于正点原子STM32F103开发平台：

这里并没有说明FreeRTOS的原理，只是通过移植过程去 感性体验了一下FreeRTOS系统。移植的具体过程可以参考正点原子提供的 《FreeRTOS开发指南》第二章；下面是本次移植过程的个人总结：

① 需要在工程中添加 FreeRTOS的源码以及板级支持.c文件；

② 设备驱动其实还是需要 自己编写实现的，也可以利用HAL库函数；

③ 对于 sysTick中断，需要添加FreeRTOS提供的的回调函数；因为FreeRTOS是通过sysTick来实现周期任务切换的；

④ FreeRTOS源码已经 实现了svc中断和PandSV中断，所以必须 删除其他地方的实现；

⑤ FreeRTOS其实 只是提供的多任务算法和内存管理算法，其他都需要自己开发；

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2、基于华大CPU的系统移植（揉面机项目）：

过程讲解：

① 需要移植FreeRTOS的源码文件到工程目录中，包括与内核相关的文件；

② FreeRTOSConfig.h文件中的 中断、堆内存、系统时钟频率、空闲任务栈空间以及任务优先级方式等，需要根据MCU实际资源来配置；

③ 本次实验发现，需要 修改FreeRTOS源码中对systick的 配置宏portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT_CONFIG，可能因为内核M0和M3不一样吧（选择时钟源不一样！！）；

④ 试验中发现， 只允许使用 软件优先级来管理任务，无法使用硬件优先级；

⑤ 从任务调度上来说， 软件优先级不再依靠32位的变量bit位，而是 循环从高到低检查对应就绪列表是否为空，第一个不为空的就是目前最高优先级任务；取出其中一个任务控制块作为新的任务，随后记录目前最高优先级；

⑥ 对于新建任务来说，每次添加 新的任务都需要 和历史最高优先级做对比；

⑦ 如果 .s文件 中有 复位向量表与中断控制器 的相关指令，请屏蔽；

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3、基于STM32G0的移植（端子机项目）：

过程讲解：

① 根据应用需求的不同，这里的 硬件设备扫描任务优先级要大于应用逻辑；

② 由于应用上使用了 TIM1发送脉冲中断，且此中断需要保证即时响应，所以必须 脱离FreeRTOS的管理；

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四、FreeRTOS的系统配置文件：

1、参考资料：

① 官方文档： FreeRTOS - The Free RTOS configuration constants and configuration options - FREE Open Source RTOS for small real time embedded systems

② 正点原子提供： 《FreeRTOS开发指南》第三章；

2、基本配置项的了解：

使用FreeRTOS系统的工程，必须在工程中创建一个对应的配置文件： FreeRTOSConfig.h；该文件提供 各种全局宏定义来 选择性编译FreeRTOS源码 以及 为工程提供系统相关参数；配置文件中的宏定义主要 分为三大类：config、INCLUDE 和其他配置项。

下面基于正点原子提供的 STM32F103 案例中的配置文件，其他芯片可以基于此案例来修改：

3、与FreeRTOS中断相关的配置项：

在配置FreeRTOS的中断配置项之前，需要先知道使用的SOC的中断管理资源；以下是 FreeRTOS中断有关配置项的简介：

① configPRIO_BITS：此宏是用于辅助配置的宏，主要用于辅助配置宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 和宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的；此宏 应定义为 MCU 的 8 位优先级配置寄存器实际使用的位数；因为STM32 只使用到了中断优先级配置寄存器的高4 位，因此，此宏应配置为4。

② configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY：此宏是用于辅助配置宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 的，此宏 应设置为 MCU 的最低优先等级；因为STM32 只使用了中断优先级配置寄存器的高4 位，因此MCU 的最低优先等级就是2^4-1=15，因此，此宏应配置为15。

③ configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY：此宏是用于辅助配置宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的；此宏 适用于配置 FreeRTOS 可管理的最高优先级的中断，此功能就是操作 BASEPRI 寄存器来实现的；此宏的值可以根据用户的实际使用场景来决定。

④ configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY：此宏应配置为MCU 的最低优先级在中断优先级配置寄存器中的值，在 FreeRTOS 的源码中，使用此宏将 SysTick 和 PenSV 的中断优先级设置为最低优先级；因为STM32 只使用了中断优先级配置寄存器的高4 位，因此，此宏应配置为最低中断优先级在中断优先级配置寄存器高4 位的表示，即(configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY<<(8-configPRIO_BITS))。

⑤ configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY：此宏 用于配置 FreeRTOS 可管理的最高优先级的中断，在 FreeRTOS 的源码中，使用此宏来打开和关闭中断；因为STM32 只使用了中断优先级配置寄存器的高4 位，因此，此宏应配置为(configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY<<(8-configPRIO_BITS))。

⑥ configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY： 此宏为宏 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的新名称，只被用在FreeRTOS 官方一些新的移植当中；此宏与宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 是等价的。

五、FreeRTOS任务基础知识：

1、FreeRTOS 任务控制块：

FreeRTOS中 每一个已创建任务都包含 一个任务控制块，任务控制块是一个结构体变量，FreeRTOS用任务控制块结构体存储任务的属性（ typedef struct tskTaskControlBlock）。FreeRTOS的任务控制块结构体中包含了很多成员变量，但是，大部分的 成员变量都是可以通过 FreeRTOSConfig.h 配置文件中的配置项宏定义进行裁剪的。

2、FreeRTOS 创建和删除任务 相关API函数：

1、动态方式创建任务：

此函数用于使用动态的方式创建任务，任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由FreeRTOS从FreeRTOS管理的堆中分配，若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 配置为 1；此函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行；函数原型如下所示：

函数返回值：

2、静态方式创建任务：

此函数用于使用静态的方式创建任务，任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，需要由用户分配提供，若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 配置为 1；此函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行。函数原型如下所示：

函数返回值：

3、任务的删除：

此函数用于删除已被创建的任务，被删除的任务将被从就绪态任务列表、阻塞态任务列表、挂起态任务列表和事件列表中移除； 要注意的是，空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存，但是由用户在任务删除前申请的内存，则需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄露；若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 INCLUDE_vTaskDelete 配置为 1；函数原型如下所示：

3、FreeRTOS 任务的挂起和恢复 相关API函数：

1、挂起任务：

此函数用于挂起任务，若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 INCLUDE_vTaskSuspend 配置为 1；无论优先级如何，被挂起的任务都将不再被执行，直到任务被恢复；此函数并不支持嵌套，不论使用此函数重复挂起任务多少次，只需调用一次恢复任务的函数，那么任务就不再被挂起。函数原型如下所示：

2、在任务中恢复被挂起的任务：

此函数用于 在任务中恢复被挂起的任务，若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 INCLUDE_vTaskSuspend 配置为 1；不论一个任务被函数vTaskSuspend()挂起多少次，只需要使用函数vTakResume()恢复一次，就可以继续运行。函数原型如下所示：

3、在中断中恢复被挂起的任务：

此函数用于 在中断中恢复被挂起的任务，若使用此函数， 需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将宏 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 配置为 1； 必须在FreeRTOS所管理的 中断优先级 中断中才可以恢复任务；不论一个任务被函数vTaskSuspend()挂起多少次，只需要使用函数vTakResumeFromISR()恢复一次，就可以继续运行。函数原型如下所示：

4、运行任务的切换：

在 中断中恢复任务后，函数如果 返回pdTRUE，代表恢复的任务优先级比较高， 需要手动切换执行。这时候可以调用FreeRTOS提供的特殊函数来实现任务切换。函数原型如下：

void portYIELD_FROM_ISR(BaseType_t xYieldRequired); // 实际上是一个宏定义函数，最终调用portYIELD()

六、FreeRTOS中断管理：

1、ARM Cortex-M系列的中断：

ARM Cortex-M的NVIC最大可支持 256 个中断源，其中包括 16 个系统中断和 240 个外部中断；然而 芯片厂商一般情况下都用不完这些资源，以正点原子的战舰开发板为例，所使用的 STM32F103ZET6 芯片就只用到了10个系统中断和60个外部中断。

中断优先级管理：

在NVIC的相关结构体中，成员变量 IP 用于配置外部中断的优先级，成员变量IP的定义如下所示：ARM Cortex-M 使用了8 位宽的寄存器来配置中断的优先等级，这个寄存器就是中断优先级配置寄存器，因此 最大中断的优先级配置范围位 0~255。

但是芯片厂商一般用不完这些资源，对于 STM32，只用到了中断优先级配置寄存器的高4 位[7:4]，低四位[3:0]取零处理，因此STM32 提供了最大2^4=16 级的中断优先等级，如下图所示： STM32 的中断优先级可以分为 抢占优先级和子优先级。

三个系统中断优先级配置寄存器：

除了外部中断， 系统中断有独立的中断优先级配置寄存器，分别为 SHPR1 、 SHPR2 、 SHPR3，下面就分别来看一下这三个寄存器的作用。

三个中断屏蔽寄存器：

ARM Cortex-M有三个用于屏蔽中断的寄存器，分别为 PRIMASK 、 FAULTMASK 和 BASEPRI，下面就分别来看一下这三个寄存器的作用。

PRIMASK：PRIMASK寄存器有32bit，但只有bit0有效，是可读可写的，将PRIMASK寄存器设置为1用于 屏蔽除 NMI 和 HardFault 外的所有异常和中断，将PRIMASK寄存器清0用于使能中断。

FAULTMASK：FAULTMASK寄存器有32bit，但只有bit0有效，也是可读可写的，将FAULTMASK寄存器设置为1用于屏蔽除 NMI 外的所有异常和中断，将FAULTMASK寄存器清零用于使能中断。

BASEPRI：BASEPRI有32bit，但只有低 8 位 [7:0] 有效，也是可读可写的；BASEPRI寄存器比起PRIMASK和FAULTMASK寄存器直接屏蔽掉大部分中断的方式，BASEPRI寄存器的功能显得更加细腻，BASEPRI 用于设置一个中断屏蔽的阈值，设置好BASEPRI后， 中断优先级低于 BASEPRI 的中断就都会被屏蔽掉； FreeRTOS 就是使用 BASEPRI 寄存器来管理受 FreeRTOS 管理的中断的。

中断控制状态寄存器：

中断控制状态寄存器（ ICSR）的地址为0xE000ED04，用于设置和清除异常的挂起状态，以及获取当前系统正在执行的异常编号，各比特位的功能描述如下表所示：

这个寄存器主要关注 VECTACTIVE 段 [8:0] ，通过读取 VECTACTIVE 段就能够判断当前执行的代码是否在中断中（ FreeRTOS的中断判断原理 ）。

2、FreeRTOS中断管理详解：

PendSV和SysTick中断优先级的实现：

FreeRTOS使用SHPR3寄存器配置PendSV和SysTick的中断优先级，那么FreeRTOS是如何配置的呢？在 FreeRTOS 的源码中有如下定义：

接着FreeRTOS 在启动任务调度器的函数中设置了PendSV和SysTick的中断优先级，代码如下所示：

FreeRTOS中断的屏蔽与启用：

FreeRTOS 使用 BASEPRI 寄存器来管理受FreeRTOS管理的中断，而不受FreeRTOS管理的中断不受FreeRTOS开关中断的影响，那么FreeRTOS开关中断是如何操作的呢？首先来看一下 FreeRTOS 开关中断的宏定义，代码如下所示：

屏蔽中断函数vPortRaiseBASEPRI()：

解除屏蔽函数vPortSetBASEPRI(0)：

FreeRTOS进出临界区：

临界区是指那些必须完整运行的区域，在 临界区中的代码必须完整运行，不能被打断；例如一些使用软件模拟的通信协议，通信协议在通信时，必须严格按照通信协议的时序进行，不能被打断。 FreeRTOS 在进出临界区的时候，通过关闭和打开受 FreeRTOS 管理的中断，以保护临界区中的代码；FreeRTOS的源码中就包含了许多临界区的代码，这部分代码都是用临界区进行保护，用户在使用FreeRTOS编写应用程序的时候，也要注意一些不能被打断的操作，并为这部分代码加上临界区进行保护。

对于进出临界区，FreeRTOS的源码中有四个相关的宏定义，分别为 taskENTER_CRITICAL() 、 taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() 、 taskEXIT_CRITICAL() 、 taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(x)，这四个宏定义分别用于在中断和非中断中进出临界区，定义代码如下所示：

任务级的进出临界区允许嵌套，但中断级的不允许嵌套！！

任务调度器的挂起与恢复：

这是是对整个任务调度器的操作， 调度器被挂起，意味这 任务将无法切换，但是 不需要关闭中断；函数只能在任务中被调用， 不能在中断处理函数中使用；具体函数如下：

① vTaskSuspendAll() //挂起任务调度器；仅仅防止任务之间的资源争夺， 中断仍然可以响应；支持嵌套使用。

② vTaskResumeAll() //恢复任务调度器，在任意任务中调用；需要 和挂起函数成对出现； 返回值 为bpTRUE则不需要手动任务切换，为pdFALSE则需要手动切换任务（ portYIELD_WITHIN_API ）。

七、FreeRTOS的列表与列表项：

1、列表与列表项简介：

列表（List）：列表是FreeRTOS中最基本的一种数据结构，其在物理存储单元上是非连续、非顺序的；列表在FreeRTOS中的应用十分广泛，要注意的是， FreeRTOS 中的列表是一个双向链表，在list.h文件中，有列表的相关定义，具体代码如下所示：

参数解释：

① 包含了两个宏，分别为 listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE 和 listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE，这两个宏用于存放确定已知常量，FreeRTOS通过 检查这两个常量的值，来判断列表的数据在程序运行过程中，是否遭到破坏；类似这样的宏定义在列表项和迷你列表项中也有出现； 该功能一般用于调试，默认是不开启的。

② 成员变量 uxNumberOfItems用于记录列表中 列表项的个数（ 不包含 xListEnd ），当往列表中插入列表项时，该值加1；当从列表中移除列表项时，该值减1。

③ 成员变量 pxIndex用于指向列表中的 某个列表项，一般 用于遍历列表中的所有列表项。

④ 成员变量 xListEnd是一个迷你列表项；列表中迷你列表项的值 一般被设置为最大值， 用于将列表中的所有列表项按升序排序时，排在最末尾；同时xListEnd 也用于挂载其他插入到列表中的列表项。

结构示意：

列表项（List Item）：列表项是用于指向一个数据的列表中的节点，在list.h 文件中，有列表项的相关定义，具体代码如下所示：

参数解释：

① 如同列表一样，列表项中也包含了两个用于检测列表项数据完整性的宏定义。

② 成员变量 xItemValue 为列表项的值，这个值 多用于按升序对列表中的列表项进行排序。

③ 成员变量 pxNext 和 pxPrevious 分别用于指向列表中 列表项的下一个列表项和上一个列表项。

④ 成员变量 pxOwner 用于 指向包含列表项的对象（ 通常是任务控制块 ），因此，列表项和包含列表项的对象之间存在双向链接。

⑤ 成员变量 pxContainer 用于指向 列表项所在列表。

结构示意图：

迷你列表项（Mini List Item）：迷你列表项也是列表项，但迷你列表项 仅用于标记列表的末尾和挂载其他插入列表中的列表项， 用户是用不到迷你列表项的；在list.h 文件中，有迷你列表项的相关定义，具体的代码录下所示：

参数解释：

① 迷你列表项中也同样包含用于检测列表项数据完整性的宏定义。

② 成员变量 xItemValue 为列表项的值（通常配置为最大值），这个值多用于按升序对列表中的列表项进行排序。

③ 成员变量 pxNext 和 pxPrevious 分别用于指向列表中 列表项的下一个列表项和上一个列表项。

结构示意：

2、相关的API函数：

初始化列表：函数 vListInitialise()

此函数用于初始化列表，在定义列表之后，需要先对其进行初始化，只有初始化后的列表，才能够正常地被使用；列表初始化的过程，其实就是初始化列表中的成员变量。函数原型如下所示：

函数的实现源码如下：

初始化列表项：函数 vListInitialiseItem()

此函数用于初始化列表项，如同列表一样，在定义列表项之后，也需要先对其进行初始化；只有初始化好的列表项，才能够被正常地使用；列表项初始化的过程，也是初始化列表项中的成员变量。函数原型如下所示：

函数的实现源码如下：

列表项的无序插入：函数 vListInsertEnd()

此函数用于将待插入列表的列表项 插入到列表 pxIndex 指针指向列表项的前面，是一种 无序的插入方法。函数原型如下所示：

函数的实现源码如下：

列表项升序插入：函数 vListInsert()

此函数用于将待插入列表的列表项 按照列表项值升序排序的顺序，有序地插入到列表中。函数原型如下所示：

函数的实现源码如下：

从列表中删除列表项：函数 uxListRemove()

此函数用于将列表项从列表项所在列表中移除，函数原型如下所示：

函数的实现源码如下：

3、其他用于操作列表和列表项的宏：

八、FreeRTOS启动与任务底层原理解析：

1、ARM的汇编指令集列表（ 来自《Cortex-M3权威指南》 ）：

边框加粗的是从 ARMv6T2 才支持的指令。双线边框的是从 Cortex‐M3 才支持的指令（ v7 的其它款式不一定支持）

2、开启任务调度器：

这里总结性的描述整体过程，具体的源码分析 参考《FreeRTOS开发指南》第八章。

① 创建空闲任务和定时器任务（如果配置启动软件定时器的话）；

② 关闭全局中断，防止中断打断启动进程；

③ 初始化FreeRTOS的全局变量，包括任务阻塞超时时间、FreeRTOS任务调度器状态等；

④ 调用硬件平台相关函数，初始化 systick和pendsvc中断，初始化进入临界区的计数器为0；

⑤ 初始化MSP指针到堆栈起始地址，启动全局中断，并触发一次SVC中断（ ARM汇编）；

⑥ 找到就绪任务中优先级最高的任务，将堆栈的寄存器信息恢复到CPU的寄存器中，配置启用PSP指针，配置PC指针指向任务函数，开始执行任务（ ARM汇编）。

3、任务状态列表：

在开始介绍FreeRTOS中任务相关的API函数之前，先介绍一下FreeRTOS中的任务状态列表，前面章节说了， FreeRTOS 中的任务无非就四种状态，分别为运行态、就绪态、阻塞态和挂起态，这四种状态中，除了运行态，其他三种任务状态的任务都有其对应的任务状态列表；FreeRTOS使用这些任务状态列表来管理处于不同状态的任务。任务状态列表在task.c文件中有定义，具体的定义代码如下所示：

① 就绪态列表，从定义可以看出，就绪态任务列表，从定义中可以看出，就绪态任务列表是一个数组，数组中元素的个数由宏configMAX_PRIORITY确定，宏configMAX_PRIORITY为配置的系统最大任务优先级。由此可见，FreeRTOS为每个优先等级的任务都分配了一个就绪态任务列表。

② 阻塞态任务列表，阻塞态任务列表 一共有两个，分别为是阻塞态任务列表1和阻塞态任务列表2，并且该有两个阻塞态任务列表指针；这么做是为了解决任务阻塞时间溢出的问题，这个会在后续讲解阻塞相关的内容时，具体分析。

③ 挂起任务列表，被挂起的任务就会被添加到挂起态任务列表中。

4、任务创建函数解析（ vTaskCreate() ）：

函数接口原型：

过程解析：

① 函数xTaskCreate()创建任务，首先 为任务的任务控制块以及任务栈空间申请内存，如果任务控制块或任务栈空间的内存申请失败，则释放已经申请到的内存，并返回内存申请失败的错误。

② 调用函数prvInitialiseNewTask()初始化任务控制块中的成员变量，包括任务函数指针、任务名、任务栈大小、任务函数参数、任务优先级等。

③ 然后 调用函数prvAddNewTaskToReadyList()，将任务添加到对应优先级的就绪任务列表中。

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5、任务删除函数解析（ vTaskDelete() ）：

函数接口原型：

过程解析：

① 使用vTaskDelete()删除任务时， 需要考虑两种情况，分别为 待删除任务不是当前正在运行的任务（调用该函数的任务）和 待删除任务为当前正在运行的任 务（调用该函数的任务）。第一种情况比较简单，当前正在运行的任务可以直接删除待删除任务；而第二种情况下，待删除任务时无法删除自己的，因此需要将当前任务添加到任务待删除列表中，空闲任务会处理这个任务待删除列表，将待删除的任务统一删除。

② 在待删除任务不是当前正在运行的任务这种情况下，当前正在运行的任务可以删除待删除的任务，因此调用了函数prvDeleteTCB()，将待删除的任务删除。

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6、挂起任务函数解析（ vTaskSuspend() ）：

函数接口原型：

过程解析：

① 任务句柄将会从就绪态被转移到挂起态列表；

② 使用函数vTaskSuspend()挂起任务时，如果任务调度器没有运行，并且待挂起的任务又是调用函数vTaskSuspend()的任务，那么pxCurrentTCB需要指向其他优先级最高的就绪态任务；更新 pxCurrentTCB 的操作是通过调用函数 vTaskSwitchContext() 实现的。

③ 如果任务调度器正在运行，且将要挂起的任务正在运行，则需要切换任务。

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7、恢复任务函数解析（ vTaskResume() ）：

函数接口原型：

过程解析：

① 将要恢复的任务从挂起列表恢复到就绪列表；

② 如果任务优先级高于当前正在运行的任务，则需要切换任务；

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九、FreeRTOS任务切换原理：

1、PendSV中断服务函数：

PendSV （ Pended Service Call ，可挂起服务调用），是一个对RTOS 非常重要的异常。PendSV 的中断优先级是可以编程的，用户可以根据实际的需求，对其进行配置； PendSV 的中断由将中断控制状态寄存器（ ICSR ）中 PENDSVSET 为置一触发。PendSV 与SVC 不同， PendSV 的中断是非实时的，即 PendSV 的中断可以在更高优先级的中断中触发，但是在更高优先级中断结束后才执行。

利用PendSV 的这个可挂起特性， 在设计 RTOS 时，可以将 PendSV 的中断优先级设置为最低的中断优先级； 这么一来， PendSV 的中断服务函数就会在其他所有中断处理完成后才执行。任务切换时，就需要用到PendSV 的这个特性。

FreeRTOS中的函数原型：__asm void xPortPendSVHandler( void )

函数执行过程解析：

① R0寄存器保存当前执行任务的PSP指针（ CPU会在进入中断之前，自动保存部分寄存器到任务堆栈）；

② R2保存了任务控制块栈顶指针成员的地址；

③ 利用RO寄存器中PSP指针位置，手动将R4~R11寄存器的值入栈到任务堆栈中；

④ 保存当前PSP指针最新堆栈位置到任务控制块的栈顶指针成员变量中；

⑤ 保存R3和R14的值到MSP指针中，一会要用（ R3保存的是当前执行任务控制块变量的地址）；

⑥ 屏蔽FreeRTOS所管理的所有中断；

⑦ 调用 函数vTaskSwitchContext()查找下一个任务控制块；

⑧ 重新取消中断屏蔽，从MSP寄存器中恢复R3和R14寄存器（此时R3所指的实际任务控制块已经被替换了）；

⑨ R1获取到R3所指的任务控制块对象地址；

⑩ R0获取R1中的任务栈顶指针，接着将任务堆栈中的内存出栈到R4~R11中；