FreeRTOS任務控制API函數的功能分析

2022-04-06 22:00:08

1.相對延時

1.1函數描述

void vTaskDelay( portTickTypexTicksToDelay )

呼叫vTaskDelay()函數後，任務會進入阻塞狀態，持續時間由vTaskDelay()函數的引數xTicksToDelay指定，單位是系統節拍時鐘週期。常數portTICK_RATE_MS 用來輔助計算真實時間，此值是系統節拍時鐘中斷的週期，單位是毫秒。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelay 必須設定成1，此函數才能有效。

vTaskDelay()指定的延時時間是從呼叫vTaskDelay()後開始計算的相對時間。比如vTaskDelay(100)，那麼從呼叫vTaskDelay()後，任務進入阻塞狀態，經過100個系統時鐘節拍週期，任務解除阻塞。因此，vTaskDelay()並不適用與週期性執行任務的場合。此外，其它任務和中斷活動，會影響到vTaskDelay()的呼叫（比如呼叫前高優先順序任務搶佔了當前任務），因此會影響任務下一次執行的時間。API函數vTaskDelayUntil()可用於固定頻率的延時，它用來延時一個絕對時間。

1.2引數描述

xTicksToDelay：延時時間總數，單位是系統時鐘節拍週期。

1.3用法舉例

voidvTaskFunction( void * pvParameters )
 {
     /* 阻塞500ms. */
     constportTickType xDelay = 500 / portTICK_RATE_MS;
 
     for( ;; )
     {
         /* 每隔500ms觸發一次LED， 觸發後進入阻塞狀態 */
         vToggleLED();
         vTaskDelay( xDelay );
     }
}

2.絕對延時

2.1函數描述

void vTaskDelayUntil( TickType_t *pxPreviousWakeTime,const TickType_txTimeIncrement );

任務延時一個指定的時間。週期性任務可以使用此函數，以確保一個恆定的頻率執行。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelayUntil 必須設定成1，此函數才有效。

這個函數不同於vTaskDelay()函數的一個重要之處在於：vTaskDelay()指定的延時時間是從呼叫vTaskDelay()之後（執行完該函數）開始算起的，但是vTaskDelayUntil()指定的延時時間是一個絕對時間。

呼叫vTaskDelay()函數後，任務會進入阻塞狀態，持續時間由vTaskDelay()函數的引數指定，單位是系統節拍時鐘週期。因此vTaskDelay()並不適用於週期性執行任務的場合。因為呼叫vTaskDelay()到任務解除阻塞的時間不總是固定的並且該任務下一次呼叫vTaskDelay()函數的時間也不總是固定的（兩次執行同一任務的時間間隔本身就不固定，中斷或高優先順序任務搶佔也可能會改變每一次執行時間）。

vTaskDelay()指定一個從呼叫vTaskDelay()函數後開始計時，到任務解除阻塞為止的相對時間，而vTaskDelayUntil()指定一個絕對時間，每當時間到達，則解除任務阻塞。

應當指出的是，如果指定的喚醒時間已經達到，vTaskDelayUntil()立刻返回（不會有阻塞）。因此，使用vTaskDelayUntil()週期性執行的任務，無論任何原因（比如，任務臨時進入掛起狀態）停止了週期性執行，使得任務少執行了一個或多個執行週期，那麼需要重新計算所需要的喚醒時間。這可以通過傳遞給函數的指標引數pxPreviousWake指向的值與當前系統時鐘計數值比較來檢測，在大多數情況下，這並不是必須的。

常數portTICK_RATE_MS 用來輔助計算真實時間，此值是系統節拍時鐘中斷的週期，單位是毫秒。

當呼叫vTaskSuspendAll()函數掛起RTOS排程器時，不可以使用此函數。

2.2引數描述

pxPreviousWakeTime：指標，指向一個變數，該變數儲存任務最後一次解除阻塞的時間。第一次使用前，該變數必須初始化為當前時間。之後這個變數會在vTaskDelayUntil()函數內自動更新。

xTimeIncrement：週期迴圈時間。當時間等於(*pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)時，任務解除阻塞。如果不改變引數xTimeIncrement的值，呼叫該函數的任務會按照固定頻率執行。

2.3用法舉例

//每10次系統節拍執行一次
 void vTaskFunction( void * pvParameters )
 {
     static portTickType xLastWakeTime;
     const portTickType xFrequency = 10;
     // 使用當前時間初始化變數xLastWakeTime
     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
     for( ;; )
     {
         //等待下一個週期
         vTaskDelayUntil( &xLastWakeTime,xFrequency );
         // 需要週期性執行程式碼放在這裡
     }
 }

3.獲取任務優先順序

3.1函數描述

UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t xTask );

獲取指定任務的優先順序。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPriorityGet必須設定成1，此函數才有效。

3.2引數描述

xTask：任務控制程式碼。NULL表示獲取當前任務的優先順序。

3.3返回值

返回指定任務的優先順序。

3.4用法舉例

voidvAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 建立任務，儲存任務控制程式碼
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用控制程式碼獲取建立的任務的優先順序
     if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) !=tskIDLE_PRIORITY )
     {
         // 任務可以改變自己的優先順序
     }
     // ...
     // 當前任務優先順序比建立的任務優先順序高？
     if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) <uxTaskPriorityGet( NULL ) )
     {
         // 當前優先順序較高
     }
 }

4.設定任務優先順序

4.1函數描述

void vTaskPrioritySet( TaskHandle_txTask,UBaseType_tuxNewPriority );

設定指定任務的優先順序。如果設定的優先順序高於當前執行的任務，在函數返回前會進行一次上下文切換。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPrioritySet 必須設定成1，此函數才有效。

4.2引數描述

xTask：要設定優先順序任務的控制程式碼，為NULL表示設定當前執行的任務。uxNewPriority：要設定的新優先順序。

4.3用法舉例

voidvAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 建立任務，儲存任務控制程式碼。
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用控制程式碼來提高建立任務的優先順序
     vTaskPrioritySet( xHandle,tskIDLE_PRIORITY + 1 );
     // ...
     // 使用NULL引數來提高當前任務的優先順序，設定成和建立的任務相同。
     vTaskPrioritySet( NULL, tskIDLE_PRIORITY +1 );
 }

5.任務掛起

5.1函數描述

void vTaskSuspend( TaskHandle_txTaskToSuspend );

掛起指定任務。被掛起的任務絕不會得到處理器時間，不管該任務具有什麼優先順序。

呼叫vTaskSuspend函數是不會累計的：即使多次呼叫vTaskSuspend ()函數將一個任務掛起，也只需呼叫一次vTaskResume ()函數就能使掛起的任務解除掛起狀態。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必須設定成1，此函數才有效。

5.2引數描述

xTaskToSuspend：要掛起的任務控制程式碼。為NULL表示掛起當前任務。

5.3用法舉例

voidvAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 建立任務，儲存任務控制程式碼.
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用控制程式碼掛起建立的任務.
     vTaskSuspend( xHandle );
     // ...
     // 任務不再執行，除非其它任務呼叫了vTaskResume(xHandle )
     //...
     // 掛起本任務.
     vTaskSuspend( NULL );
     // 除非另一個任務使用handle呼叫了vTaskResume，否則永遠不會執行到這裡
 }

6.恢復掛起的任務

6.1函數描述

void vTaskResume( TaskHandle_txTaskToResume );

恢復掛起的任務。

通過呼叫一次或多次vTaskSuspend()掛起的任務，可以呼叫一次vTaskResume ()函數來再次恢復執行。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必須置1，此函數才有效。

6.2引數描述

xTaskToResume：要恢復執行的任務控制程式碼。

6.3用法舉例

voidvAFunction( void )
 {
         xTaskHandle xHandle;
     // 建立任務，儲存任務控制程式碼
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用控制程式碼掛起建立的任務
     vTaskSuspend( xHandle );
     // ...
     //任務不再執行，除非其它任務呼叫了vTaskResume(xHandle )    
          //...
     // 恢復掛起的任務.
     vTaskResume( xHandle );
     // 任務再一次得到處理器時間
     // 任務優先順序與之前相同
 }

7.恢復掛起的任務（在中斷服務函數中使用）

7.1函數描述

BaseType_t xTaskResumeFromISR(TaskHandle_t xTaskToResume );

用於恢復一個掛起的任務，用在ISR中。

通過呼叫一次或多次vTaskSuspend()函數而掛起的任務，只需呼叫一次xTaskResumeFromISR()函數即可恢復執行。

xTaskResumeFromISR()不可用於任務和中斷間的同步，如果中斷恰巧在任務被掛起之前到達，這就會導致一次中斷丟失（任務還沒有掛起，呼叫xTaskResumeFromISR()函數是沒有意義的，只能等下一次中斷）。這種情況下，可以使用號誌作為同步機制。在檔案FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必須設定成1，此函數才有效。

7.2引數描述