FreeRTOS任务管理

使用FreeRTOS时，我们可以在application中创建多个任务（task），有些文档把任务也称为线程（thread）。

一、任务的创建与删除

1、什么是任务

        在FreeRTOS中，任务就是一个函数，原型如下：

void ATaskFunction（void *pvParameters）；

        要注意的是：

        这个函数不能返回；

        同一个函数，可以用来创建多个任务，换句话说，多个任务可以运行同一个函数；

        函数内部，尽量使用局部变量；

        每个任务都有自己的栈；

        每个任务运行这个函数时，任务A的局部变量放在任务A的栈里，任务B的局部变量放在任务B的栈里，不同任务的局部变量，有自己的副本。

        函数使用全局变量、静态变量的话；只有一个副本：多个任务使用的是同一个副本；要防止冲突。

下面是一个示例：

void ATaskFunction( void *pvParameters )
{
/* 对于不同的任务，局部变量放在任务的栈里，有各自的副本 */
int32_t lVariableExample = 0;
/* 任务函数通常实现为一个无限循环 */
for( ;; )
{
/* 任务的代码 */
}
/* 如果程序从循环中退出，一定要使用vTaskDelete删除自己
* NULL表示删除的是自己
*/
vTaskDelete( NULL );
/* 程序不会执行到这里, 如果执行到这里就出错了 */
｝

2、任务的创建

创建任务时可以使用2个函数：动态分配内存、静态分配内存。

使用动态分配内存的函数如下：

BaseType_t xTaskCreate(
TaskFunction_t pxTaskCode, // 函数指针, 任务函数
const char * const pcName, // 任务的名字
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, // 栈大小,单位为word,10表示40字节
void * const pvParameters, // 调用任务函数时传入的参数
UBaseType_t uxPriority, // 优先级
TaskHandle_t * const pxCreatedTask ); // 任务句柄, 以后使用它来操作这个任务

参数说明：

使用静态分配内存的函数如下：

TaskHandle_t xTaskCreateStatic (
TaskFunction_t pxTaskCode, // 函数指针, 任务函数
const char * const pcName, // 任务的名字
const uint32_t ulStackDepth, // 栈大小,单位为word,10表示40字节
void * const pvParameters, // 调用任务函数时传入的参数
UBaseType_t uxPriority, // 优先级
StackType_t * const puxStackBuffer, // 静态分配的栈，就是一个buffer
StaticTask_t * const pxTaskBuffer // 静态分配的任务结构体的指针， 用它来操作这个任务
);

相比于使用动态分配内存创建任务的函数，最后2个参数不一样：

3、任务的删除

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete );

4、任务的状态

以前我们很简单地把任务的状态分为 2 中：运行(Runing)、非运行(Not Running)。
对于非运行的状态，还可以继续细分，比如前面的FreeRTOS_04_task_priority中：
⚫ Task3 执行 vTaskDelay 后：处于非运行状态，要过 3 秒种才能再次运行
⚫ Task3 运行期间， Task1、 Task2 也处于非运行状态，但是它们随时可以运行
⚫ 这两种"非运行"状态就不一样，可以细分为：
        阻塞状态(Blocked)
        暂停状态(Suspended)
        就绪状态(Ready)

暂停状态(Suspended)
void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );
参数 xTaskToSuspend 表示要暂停的任务，如果为 NULL，表示暂停自己。
要退出暂停状态，只能由别人来操作：
⚫ 别的任务调用： vTaskResume
⚫ 中断程序调用： xTaskResumeFromISR

5、空闲任务

一个任务不能执行结束，否则会进入prvTaskExitError函数，在此关闭所有的中断，所有的任务将都不能执行。一个任务想要结束，只能是自杀或者他杀（vTaskDelete）。

delay函数建议修改为vTaskDelay（）函数，该函数不进行任务调度。

        空闲任务可以释放被删除的任务的内存。 一个良好的程序，它的任务都是事件驱动的：平时大部分时间处于阻塞状态。有可能我们自己创建的所有任务都无法执行，但是调度 器 必 须 能 找 到 一 个 可 以 运 行 的 任 务 ： 所 以 ， 我 们 要 提 供 空 闲 任 务 。 在 使 vTaskStartScheduler()函数来创建、启动调度器时，这个函数内部会创建空闲任务：

⚫ 空闲任务优先级为 0：它不能阻碍用户任务运行
⚫ 空闲任务要么处于就绪态，要么处于运行态，永远不会阻塞

我们可以添加一个空闲任务的钩子函数(Idle Task Hook Functions)，空闲任务的循
环每执行一次，就会调用一次钩子函数。钩子函数的作用有这些：
⚫ 执行一些低优先级的、后台的、需要连续执行的函数
⚫ 测量系统的空闲时间：空闲任务能被执行就意味着所有的高优先级任务都停
止了，所以测量空闲任务占据的时间，就可以算出处理器占用率。
⚫ 让系统进入省电模式：空闲任务能被执行就意味着没有重要的事情要做，当
然可以进入省电模式了。
⚫ 空闲任务的钩子函数的限制：
⚫ 不能导致空闲任务进入阻塞状态、暂停状态
⚫ 如果你会使用 vTaskDelete()来删除任务，那么钩子函数要非常高效地执
行。如果空闲任务移植卡在钩子函数里的话，它就无法释放内存。

在 FreeRTOS\Source\tasks.c 中，可以看到如下代码，所以前提就是：
⚫ 把这个宏定义为 1： configUSE_IDLE_HOOK
⚫ 实现 vApplicationIdleHook 函数

6、Delay函数

⚫ vTaskDelay：至少等待指定个数的 Tick Interrupt 才能变为就绪状态
⚫ vTaskDelayUntil：等待到指定的绝对时刻，才能变为就绪态。
 

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay ); /* xTicksToDelay: 等待多少给Tick */
/* pxPreviousWakeTime: 上一次被唤醒的时间
* xTimeIncrement: 要阻塞到(pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)
* 单位都是Tick Count
*/
BaseType_t xTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime,
const TickType_t xTimeIncrement );