FreeRTOS系列第10篇---FreeRTOS任务控制

FreeRTOS任务控制API函数主要实现任务延时、任务挂起、解除任务挂起、任务优先级获取和设置等功能。

1.相对延时

1.1函数描述

void vTaskDelay( portTickTypexTicksToDelay )

调用vTaskDelay()函数后，任务会进入阻塞状态，持续时间由vTaskDelay()函数的参数xTicksToDelay指定，单位是系统节拍时钟周期。

常量portTICK_RATE_MS 用来辅助计算真实时间，此值是系统节拍时钟中断的周期，单位是毫秒。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelay 必须设置成1，此函数才能有效。

vTaskDelay()指定的延时时间是从调用vTaskDelay()后开始计算的相对时间。

比如vTaskDelay(100)，那么从调用vTaskDelay()后，任务进入阻塞状态，经过100个系统时钟节拍周期，任务解除阻塞。因此，vTaskDelay()并不适用于周期性执行任务的场合。

此外，其它任务和中断活动，会影响到vTaskDelay()的调用（比如调用前高优先级任务抢占了当前任务），因此会影响任务下一次执行的时间。

API函数vTaskDelayUntil()可用于固定频率的延时，它用来延时一个绝对时间。

1.2参数描述

• 「xTicksToDelay」：延时时间总数，单位是系统时钟节拍周期。

1.3用法举例

voidvTaskFunction( void * pvParameters )
{
   /* 阻塞500ms. */
   constportTickType xDelay = 500 / portTICK_RATE_MS;

   for( ;; )
   {
       /* 每隔500ms触发一次LED， 触发后进入阻塞状态 */
       vToggleLED();
       vTaskDelay( xDelay );
   }
}

2.绝对延时

2.1函数描述

void vTaskDelayUntil( TickType_t *pxPreviousWakeTime,

const TickType_txTimeIncrement );

任务延时一个指定的时间。周期性任务可以使用此函数，以确保一个恒定的频率执行。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelayUntil 必须设置成1，此函数才有效。

这个函数不同于vTaskDelay()函数的一个重要之处在于：vTaskDelay()指定的延时时间是从调用vTaskDelay()之后（执行完该函数）开始算起的，但是vTaskDelayUntil()指定的延时时间是一个绝对时间。

调用vTaskDelay()函数后，任务会进入阻塞状态，持续时间由vTaskDelay()函数的参数指定，单位是系统节拍时钟周期。

因此vTaskDelay()并不适用于周期性执行任务的场合。因为调用vTaskDelay()到任务解除阻塞的时间不总是固定的,并且该任务下一次调用vTaskDelay()函数的时间也不总是固定的（两次执行同一任务的时间间隔本身就不固定，中断或高优先级任务抢占也可能会改变每一次执行时间）。

vTaskDelay()指定一个从调用vTaskDelay()函数后开始计时，到任务解除阻塞为止的相对时间，而vTaskDelayUntil()指定一个绝对时间，每当时间到达，则解除任务阻塞。

应当指出的是，如果指定的唤醒时间已经达到，vTaskDelayUntil()立刻返回（不会有阻塞）。

因此，使用vTaskDelayUntil()周期性执行的任务，无论任何原因（比如，任务临时进入挂起状态）停止了周期性执行，使得任务少运行了一个或多个执行周期，那么需要重新计算所需要的唤醒时间。

这可以通过传递给函数的指针参数pxPreviousWake指向的值与当前系统时钟计数值比较来检测，在大多数情况下，这并不是必须的。

常量portTICK_RATE_MS 用来辅助计算真实时间，此值是系统节拍时钟中断的周期，单位是毫秒。

当调用vTaskSuspendAll()函数挂起RTOS调度器时，不可以使用此函数。

2.2参数描述

• 「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时间第一次使用前，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。
• 「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。

2.3用法举例

//每10次系统节拍执行一次
void vTaskFunction( void * pvParameters )
{
   static portTickType xLastWakeTime;
   const portTickType xFrequency = 10;

   // 使用当前时间初始化变量xLastWakeTime
   xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();

   for( ;; )
   {
       //等待下一个周期
       vTaskDelayUntil( &xLastWakeTime,xFrequency );

       // 需要周期性执行代码放在这里
   }
}

3.获取任务优先级

3.1函数描述

UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t xTask );

获取指定任务的优先级。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPriorityGet必须设置成1，此函数才有效。

3.2参数描述

• 「xTask」：任务句柄。NULL表示获取当前任务的优先级。

3.3返回值

返回指定任务的优先级。

3.4用法举例

voidvAFunction( void )
{
   xTaskHandlexHandle;
   // 创建任务，保存任务句柄
   xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
   // ...
   // 使用句柄获取创建的任务的优先级
   if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) !=tskIDLE_PRIORITY )
   {
       // 任务可以改变自己的优先级
   }
   // ...
   // 当前任务优先级比创建的任务优先级高？
   if( uxTaskPriorityGet( xHandle )    {
       // 当前优先级较高
   }
}

4.设置任务优先级

4.1函数描述

void vTaskPrioritySet( TaskHandle_txTask,

UBaseType_tuxNewPriority );

设置指定任务的优先级。如果设置的优先级高于当前运行的任务，在函数返回前会进行一次上下文切换。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPrioritySet必须设置成1，此函数才有效。

4.2参数描述

• 「xTask」：要设置优先级任务的句柄，为NULL表示设置当前运行的任务。
• 「uxNewPriority」：要设置的新优先级。

4.3用法举例

voidvAFunction( void )
{
   xTaskHandlexHandle;
   // 创建任务，保存任务句柄。
   xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
   // ...
   // 使用句柄来提高创建任务的优先级
   vTaskPrioritySet( xHandle,tskIDLE_PRIORITY + 1 );
   // ...
   // 使用NULL参数来提高当前任务的优先级，设置成和创建的任务相同。
   vTaskPrioritySet( NULL, tskIDLE_PRIORITY +1 );
}

5.任务挂起

5.1函数描述

void vTaskSuspend( TaskHandle_txTaskToSuspend );

挂起指定任务。被挂起的任务绝不会得到处理器时间，不管该任务具有什么优先级。

调用vTaskSuspend函数是不会累计的：即使多次调用vTaskSuspend ()函数将一个任务挂起，也只需调用一次vTaskResume ()函数就能使挂起的任务解除挂起状态。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必须设置成1，此函数才有效。

5.2参数描述

• 「xTaskToSuspend」：要挂起的任务句柄。为NULL表示挂起当前任务。

5.3用法举例

voidvAFunction( void )
{
   xTaskHandlexHandle;
   // 创建任务，保存任务句柄.
   xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
   // ...
   // 使用句柄挂起创建的任务.
   vTaskSuspend( xHandle );
   // ...
   // 任务不再运行，除非其它任务调用了vTaskResume(xHandle )
   //...
   // 挂起本任务.
   vTaskSuspend( NULL );
   // 除非另一个任务使用handle调用了vTaskResume，否则永远不会执行到这里
}

6.恢复挂起的任务

6.1函数描述

void vTaskResume( TaskHandle_txTaskToResume );

恢复挂起的任务。

通过调用一次或多次vTaskSuspend()挂起的任务，可以调用一次vTaskResume ()函数来再次恢复运行。

在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必须置1，此函数才有效。

6.2参数描述

• 「xTaskToResume」：要恢复运行的任务句柄。

6.3用法举例

voidvAFunction( void )
{
       xTaskHandle xHandle;
   // 创建任务，保存任务句柄
   xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
   // ...
   // 使用句柄挂起创建的任务
   vTaskSuspend( xHandle );
   // ...
   //任务不再运行，除非其它任务调用了vTaskResume(xHandle )    
        //...
   // 恢复挂起的任务.
   vTaskResume( xHandle );
   // 任务再一次得到处理器时间
   // 任务优先级与之前相同
}

7.恢复挂起的任务（在中断服务函数中使用）

7.1函数描述

BaseType_t xTaskResumeFromISR(TaskHandle_t xTaskToResume );

用于恢复一个挂起的任务，用在ISR中。

通过调用一次或多次vTaskSuspend()函数而挂起的任务，只需调用一次xTaskResumeFromISR()函数即可恢复运行。

xTaskResumeFromISR()不可用于任务和中断间的同步，如果中断恰巧在任务被挂起之前到达，这就会导致一次中断丢失（任务还没有挂起，调用xTaskResumeFromISR()函数是没有意义的，只能等下一次中断）。

这种情况下，可以使用信号量作为同步机制。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必须设置成1，此函数才有效。

7.2参数描述

• 「xTaskToResume」：要恢复运行的任务句柄。

7.3返回值

如果恢复任务后需要上下文切换返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。由ISR确定是否需要上下文切换。

7.4用法举例

xTaskHandlexHandle;         //注意这是一个全局变量
 
void vAFunction( void )
{
   // 创建任务并保存任务句柄
   xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );

   // ... 剩余代码.
}

void vTaskCode( void *pvParameters )
{
   for( ;; )
   {
       // ... 在这里执行一些其它功能

       // 挂起自己
       vTaskSuspend( NULL );

       //直到ISR恢复它之前，任务会一直挂起
   }
}

void vAnExampleISR( void )
{
   portBASE_TYPExYieldRequired;

   // 恢复被挂起的任务
   xYieldRequired = xTaskResumeFromISR(xHandle );

   if( xYieldRequired == pdTRUE )
   {
       // 我们应该进行一次上下文切换
       // 注:  如何做取决于你具体使用，可查看说明文档和例程
       portYIELD_FROM_ISR();
   }
}