FreeRTOS中的任务管理
任务概述
任务是 FreeRTOS 中最基本的调度单元，它是一段可执行的代码，可以独立运行。FreeRTOS 中的任务是基于优先级的抢占式调度，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务的 CPU 资源。任务的创建、删除、挂起、恢复、设置优先级等操作都是通过调用 API 函数来实现的。
任务的创建
任务的创建是通过调用 xTaskCreate 函数来实现的，函数原型如下：
BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,
const char * const pcName,
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
void * const pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
TaskHandle_t * const pxCreatedTask );
参数说明：
- pxTaskCode：任务函数的入口地址。
- pcName：任务的名字，用于调试。
- usStackDepth：任务栈的大小，单位为字。
- pvParameters：传递给任务函数的参数。
- uxPriority：任务的优先级。
- pxCreatedTask：任务创建成功后，返回任务句柄。
任务的删除
任务的删除是通过调用 vTaskDelete 函数来实现的，函数原型如下：
void vTaskDelete( TaskHandle_t xTask );
参数说明：
- xTask：任务句柄。
任务的挂起和恢复
任务的挂起和恢复是通过调用 vTaskSuspend 和 xTaskResume 函数来实现的，函数原型如下：
void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );
BaseType_t xTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume );
参数说明：
- xTaskToSuspend：挂起任务句柄。
- xTaskToResume：恢复任务句柄。
任务的优先级
任务的优先级是通过调用 vTaskPrioritySet 和 xTaskPriorityGet 函数来实现的，函数原型如下：
void vTaskPrioritySet( TaskHandle_t xTask, UBaseType_t uxNewPriority );
UBaseType_t xTaskPriorityGet( TaskHandle_t xTask, BaseType_t * pxPreviousPriority );
参数说明：
- xTask：任务句柄。
- uxNewPriority：新的优先级。
- pxPreviousPriority：保存原来的优先级。
注意： 在 FreeRTOS 中，优先级数值越大，优先级越高，任务的优先级不能超过 configMAX_PRIORITIES 宏定义的值。
任务的延时
任务的延时是通过调用 vTaskDelay 函数来实现的，函数原型如下：
void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay );
参数说明：
- xTicksToDelay：延时时间，单位为时钟节拍。
任务的阻塞
任务的阻塞是通过调用 vTaskDelayUntil 函数来实现的，函数原型如下：
void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime, const TickType_t xTimeIncrement );
参数说明：
- pxPreviousWakeTime：保存上一次唤醒的时间。
- xTimeIncrement：下一次唤醒的时间增量。
任务的阻塞和唤醒
任务的阻塞和唤醒是通过调用 xTaskNotifyWait 和 xTaskNotify 函数来实现的，函数原型如下：
UBaseType_t xTaskNotifyWait( UBaseType_t uxBitsToClearOnEntry, UBaseType_t uxBitsToClearOnExit, uint32_t * pulNotificationValue, TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xTaskNotify( TaskHandle_t xTaskToNotify, UBaseType_t uxTaskPriority, uint32_t ulValue, eNotifyAction eAction );
参数说明：
- uxBitsToClearOnEntry：在任务进入阻塞前，需要清除的任务通知位。
- uxBitsToClearOnExit：在任务退出阻塞前，需要清除的任务通知位。
- pulNotificationValue：保存任务通知值。
- xTicksToWait：阻塞时间。
- xTaskToNotify：需要通知的任务句柄。
- uxTaskPriority：需要通知的任务优先级。
- ulValue：需要通知的任务通知值。
Playground
创建任务
创建 2 个优先级都是1的任务.
#include < freertos/FreeRTOS.h >
#include < freertos/task.h >
#include < stdio.h >
// 任务1的函数
void task1(void *pvParameter) {
while (1) {
printf("这是任务1n");
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); // 1秒的延迟
}
}
// 任务2的函数
void task2(void *pvParameter) {
while (1) {
printf("这是任务2n");
vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS); // 2秒的延迟
}
}
void app_main() {
// 创建任务1
xTaskCreate(task1, "task1", 2048, NULL, 1, NULL);
// 创建任务2
xTaskCreate(task2, "task2", 2048, NULL, 1, NULL);
}
运行一下，输出：
这是任务1
这是任务1
这是任务2
这是任务1
这是任务1
这是任务2
这是任务1
这是任务1
这是任务2
这是任务1
这是任务1
这是任务2
...
我们稍加修改，将任务 1 中的任务延时去掉，看看任务 1 会不独占 CPU 资源：
#include < freertos/FreeRTOS.h >
#include < freertos/task.h >
#include < stdio.h >
// 任务1的函数
void task1(void *pvParameter) {
while (1) {
}
}
// 任务2的函数
void task2(void *pvParameter) {
while (1) {
printf("这是任务2n");
vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS); // 2秒的延迟
}
}
void app_main() {
// 创建任务1
xTaskCreate(task1, "task1", 2048, NULL, 2, NULL);
// 创建任务2
xTaskCreate(task2, "task2", 2048, NULL, 1, NULL);
}
运行一下，输出：
这是任务2
这是任务2
E (5509) task_wdt: Task watchdog got triggered. The following tasks/users did not reset the watchdog in time:
E (5509) task_wdt: - IDLE (CPU 0)
E (5509) task_wdt: Tasks currently running:
E (5509) task_wdt: CPU 0: task1
E (5509) task_wdt: Print CPU 0 (current core) registers
Core 0 register dump:
MEPC : 0x42007356 RA : 0x40385920 SP : 0x3fc90a50 GP : 0x3fc8b000
0x42007356: task1 at C:/Users/Peter/Desktop/udp_server/main/udp_server.c:7 (discriminator 1)
0x40385920: vPortTaskWrapper at C:/Users/Peter/esp/esp-idf/components/freertos/FreeRTOS-Kernel/portable/riscv/port.c:205
TP : 0x3fc88554 T0 : 0x00000000 T1 : 0x00000000 T2 : 0x00000000
S0/FP : 0x00000000 S1 : 0x00000000 A0 : 0x00000000 A1 : 0x00000000
A2 : 0x00000000 A3 : 0x00000000 A4 : 0x00000000 A5 : 0x42007356
0x42007356: task1 at C:/Users/Peter/Desktop/udp_server/main/udp_server.c:7 (discriminator 1)
A6 : 0x00000000 A7 : 0x00000000 S2 : 0x00000000 S3 : 0x00000000
S4 : 0x00000000 S5 : 0x00000000 S6 : 0x00000000 S7 : 0x00000000
S8 : 0x00000000 S9 : 0x00000000 S10 : 0x00000000 S11 : 0x00000000
T3 : 0x00000000 T4 : 0x00000000 T5 : 0x00000000 T6 : 0x00000000
MSTATUS : 0x00000000 MTVEC : 0x00000000 MCAUSE : 0x00000000 MTVAL : 0x00000000
MHARTID : 0x00000000
这是任务2
这是任务2
...
可以看到，相同优先级的任务 2 依然可以正常运行，而任务 1 则触发了看门狗。两个任务按照时间片轮转的方式共享 CPU 资源。可以想见，如果任务 1 的优先级比任务 2 高，那么任务 1 就会独占 CPU 资源，任务 2 就无法运行了。
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