stm32cubemx hal学习记录：FreeRTOS任务管理

一、基本配置

1、配置RCC、USART1、时钟84MHz

2、配置SYS，将Timebase Source修改为除滴答定时器外的其他定时器，因为滴答定时器被用于时钟基准，可以实现任务切换。Timebase Source是实现HAL_Delay等延时函数的

  3、初始化LED的两个引脚

4、开启FreeRTOS，v1与v2版本不同，一般选用v1即可

二、参数解释

Config parameters

1、MPU/FPU：

ENABLE_FPU：Disable 开启浮点运算单元

2、Kernel settings

USE_PREEMPTION： Enabled：使用抢占式调度器；Disabled：使用协作式调度器（时间片）。
TICK_RATE_HZ： 值设置为1000，即周期就是1ms。RTOS系统节拍中断的频率，单位为Hz。
MAX_PRIORITIES： 可使用的最大优先级数量。设置好以后任务就可以使用从0到（MAX_PRIORITIES - 1）的优先级，其中0位最低优先级，（MAX_PRIORITIES - 1）为最高优先级。
MINIMAL_STACK_SIZE： 设置空闲任务的最小任务堆栈大小，以字为单位，而不是字节。如该值设置为128 Words，那么真正的堆栈大小就是 128*4 = 512 Byte。
MAX_TASK_NAME_LEN： 设置任务名最大长度。
IDLE_SHOULD_YIELD： Enabled 空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务。
USE_MUTEXES： 为1时使用互斥信号量，相关的API函数会被编译。
USE_RECURSIVE_MUTEXES： 为1时使用递归互斥信号量，相关的API函数会被编译。
USE_COUNTING_SEMAPHORES： 为1时启用计数型信号量， 相关的API函数会被编译。
QUEUE_REGISTRY_SIZE： 设置可以注册的队列和信号量的最大数量，在使用内核调试器查看信号量和队列的时候需要设置此宏，而且要先将消息队列和信号量进行注册，只有注册了的队列和信号量才会在内核调试器中看到，如果不使用内核调试器的话次宏设置为0即可。
USE_APPLICATION_TASK_TAG： 为1时可以使用vTaskSetApplicationTaskTag函数。
ENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY： 为1时可以使V8.0.0之前的FreeRTOS用户代码直接升级到V8.0.0之后，而不需要做任何修改。
USE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION： FreeRTOS有两种方法来选择下一个要运行的任务，一个是通用的方法，另外一个是特殊的方法，也就是硬件方法，使用MCU自带的硬件指令来实现。STM32有计算前导零指令吗，所以这里强制置1。
USE_TICKLESS_IDLE： 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系统节拍（tick）中断一直运行。假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中，可用ISP下载办法解决。
USE_TASK_NOTIFICATIONS： 为1时使用任务通知功能，相关的API函数会被编译。开启了此功能，每个任务会多消耗8个字节。
RECORD_STACK_HIGH_ADDRESS： 为1时栈开始地址会被保存到每个任务的TCB中（假如栈是向下生长的）。
 

3、Memory management setting

 Memory Allocation： Dynamic/Static 支持动态/静态内存申请
TOTAL_HEAP_SIZE： 设置堆大小，如果使用了动态内存管理，FreeRTOS在创建 task, queue, mutex, software timer or semaphore的时候就会使用heap_x.c(x为1~5)中的内存申请函数来申请内存。这些内存就是从堆ucHeap[configTOTAL_HEAP_SIZE]中申请的。
Memory Management scheme： 内存管理策略 heap_4。

4、Hook function related definitions

USE_IDLE_HOOK： 置1：使用空闲钩子（Idle Hook类似于回调函数）；置0：忽略空闲钩子。
USE_TICK_HOOK： 置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子。
USE_MALLOC_FAILED_HOOK： 使用内存申请失败钩子函数。
CHECK_FOR_STACK_OVERFLOW： 大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法。

5、Run time and task stats gathering related definitions：

GENERATE_RUN_TIME_STATS： 启用运行时间统计功能。
USE_TRACE_FACILITY： 启用可视化跟踪调试。
USE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS： 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数prvWriteNameToBuffer()、vTaskList()、vTaskGetRunTimeStats()。

6、Co-routine related definitions：

USE_CO_ROUTINES： 启用协程。

MAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES： 协程的有效优先级数目。

7、Software timer definitions：

USE_TIMERS： 启用软件定时器。

 8、Interrupt nesting behaviour configuration：

LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY： 中断最低优先级。

LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY： 系统可管理的最高中断优先级。

三、FreeRTOS配置

 Tasks and Queues中有一个默认空闲任务，此时我们添加两个LED线程。

Task Name： 任务名称
Priority： 优先级，在 FreeRTOS 中，数值越大优先级越高，0 代表最低优先级
Stack Size (Words)： 堆栈大小，单位为字，在32位处理器（STM32），一个字等于4字节，如果传入512那么任务大小为512*4字节
Entry Function： 入口函数
Code Generation Option： 代码生成选项
Parameter： 任务入口函数形参，不用的时候配置为0或NULL即可
Allocation： 分配方式：Dynamic 动态内存创建
Buffer Name： 缓冲区名称
Conrol Block Name： 控制块名称

四、API

1、静态创建一个线程osThreadCreate

osThreadId LED1_stackHandle;

void LED1_thread_entry(void const * argument);

osThreadDef(LED1_stack, LED1_thread_entry, osPriorityIdle, 0, 128);
LED1_stackHandle = osThreadCreate(osThread(LED1_stack), NULL);

void LED1_thread_entry(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED1_thread_entry */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_9);
		HAL_Delay(1000);
  }
  /* USER CODE END LED1_thread_entry */
}

2、删除一个线程osThreadTerminate

osThreadTerminate(LED2_stackHandle);

使用此函数需要将vTaskDelete选至Enable

3、相对延时osDelay();

osDelay(100);

使用此函数需要将vTaskDelay选至Enable

 4、绝对延时函数osThreadTerminate

void vTaskA( void * pvParameters ) 
{
    /* 用于保存上次时间。调用后系统自动更新 */ 
    static portTickType PreviousWakeTime; 
    /* 设置延时时间，将时间转为节拍数 */ 
    const portTickType TimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1000); 
 
    /* 获取当前系统时间 */ 
    PreviousWakeTime = osKernelSysTick();
 
    while (1)
    {
        /* 调用绝对延时函数,任务时间间隔为 1000 个 tick */ 
        osDelayUntil( &PreviousWakeTime，TimeIncrement ); 
 
        // ...
        // 这里为任务主体代码 
        // ...
 
    }
}

5、开启任务调度器 osKernelStart

 osKernelStart();

6、挂起指定任务osThreadSuspend

osThreadSuspend (LED2_stackHandle);

7、挂起所有任务osThreadSuspendAll

osThreadSuspendAll();

8、让挂起的任务重新进入就绪状态osThreadResume

osThreadResume(LED2_stackHandle);

 9、将所有的任务都恢复osThreadResumeAll

osThreadResumeAll();

需要注意的是，调用了多少次 osThreadSuspendAll() 函数就必须同样调用多少次 osThreadResumeAll() 函数。

10、获取当前任务的状态osThreadGetState

五、总结

延时：
osDelay(1000);
 
创建一个线程：
osThreadId LED2_stackHandle;
osThreadDef(LED2_stack, LED2_thread_entry, osPriorityIdle, 0, 128);
LED2_stackHandle = osThreadCreate(osThread(LED2_stack), NULL);
 
删除led2线程：
osThreadTerminate(LED2_stackHandle);
 
挂起led2线程：
osThreadSuspend(LED2_stackHandle);
 
挂起所有线程：
osThreadSuspendAll();
 
将挂起的led2线程恢复到就绪状态：
osThreadResume(LED2_stackHandle);
 
将挂起的所有的任务都恢复：
osThreadResumeAll();
 
获取任务状态：
osThreadGetPriority(LED1_stackHandle);

参考：STM32CubeMX学习笔记（28）——FreeRTOS实时操作系统使用（任务管理）_Leung_ManWah的博客-CSDN博客