【详细】FreeRTOS任务的内部机制

一.结构体volatile StackType_t * pxTopOfStack保存当前任务堆栈的栈顶指针。ListItem_t xStateListItem用于将任务挂接到各种调度状态链表中。ListItem_t xEventListItem当任务因等待某个同步/通信对象队列、信号量、互斥量、事件组等而被阻塞时内核会通过 xEventListItem 把任务挂接到该对象的 等待事件列表上。UBaseType_t uxPriority任务的调度优先级0 为最低优先级。StackType_t * pxStack指向任务堆栈的起始地址栈底。char pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ]任务的描述性名称仅用于调试如 vTaskList() 输出不参与调度逻辑。二.创建TaskFunction_t pxTaskCode函数指针const char * const pcName函数名称const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth栈的大小void * const pvParameters函数参数UBaseType_t uxPriority任务优先级TaskHandle_t * const pxCreatedTask 传出来的任务句柄指向的TCB结构体这里要注意一点的是为什么创建任务的参数和TCB结构体对不上多了函数指针和函数参数呢当调度器首次切换到该任务时会从栈中“恢复”这些寄存器值于是 CPU 就会直接跳转到该函数并以 R0 中的值作为参数开始执行。所以函数指针和参数是在栈里而不是在 TCB 的成员中。另外任务创建完成后内核会把新任务的 xStateListItem 插入到对应优先级的就绪链表 pxReadyTasksLists[ uxPriority ] 中。如果此时没有更高优先级的任务pxCurrentTCB 会指向这个新任务这样调度器在下一轮调度时就会先执行它。三.调度优先级与状态优先级不同高优先级的任务优先执行可以抢占低优先级的任务高优先级的任务不停止低优先级的任务永远无法执行同等优先级的任务轮流执行时间片轮转状态运行态running就绪态ready阻塞blocked等待某件事(时间、事件)暂停suspend休息去了怎么管理怎么取出要运行的任务找到最高优先级的运行态、就绪态任务运行它如果大家平级轮流执行排队链表前面的先运行运行1个tick后乖乖地去链表尾部排队调度方法谁进行调度TICK中断可抢占高优先级的任务先运行时间片轮转同优先级的任务轮流执行空闲任务礼让如果有同是优先级0的其他就绪任务空闲任务主动放弃一次运行机会四.重点怎么调度切换任务呢最重要的核心就是这个PendSVHandler。1.保存当前任务上下文2.选择下一个要执行的任务3.恢复新任务上下文并返回找出当前优先级最高的就绪任务并将其 TCB 赋值给 pxCurrentTCB2个版本#define taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK() \ { \ UBaseType_t uxTopPriority uxTopReadyPriority; \ /* 从最高优先级向下找第一个非空的就绪链表 */ \ while( listLIST_IS_EMPTY( ( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) ) ) \ { \ configASSERT( uxTopPriority ); \ --uxTopPriority; \ } \ /* 取出该链表中的下一个任务实现时间片轮转 */ \ listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxCurrentTCB, ( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) ); \ uxTopReadyPriority uxTopPriority; \ } /*---------------------------------------------------------------------------------------*/ #define taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK() \ { \ UBaseType_t uxTopPriority; \ /* 1. 从位图中直接得到最高就绪优先级数值 */ \ portGET_HIGHEST_PRIORITY( uxTopPriority, uxTopReadyPriority ); \ /* 2. 确保该优先级的就绪列表非空调试断言 */ \ configASSERT( listCURRENT_LIST_LENGTH( ( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) ) 0 ); \ /* 3. 从该优先级链表中取出下一个任务交给 pxCurrentTCB */ \ listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxCurrentTCB, ( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) ); \ }