8 - FreeRTOS任務控制

• FreeRTOS任務控制API函數主要實現任務延時、任務掛起、解除任務掛起、任務優先級獲取和設置等功能。

相對延時

函數描述

void vTaskDelay( portTickTypexTicksToDelay )

• 調用vTaskDelay()函數後，任務會進入阻塞狀態，持續時間由vTaskDelay()函數的參數xTicksToDelay指定，單位是系統節拍時鐘週期。常量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。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelay 必須設置成1，此函數纔能有效。
• vTaskDelay()指定的延時時間是從調用vTaskDelay()後開始計算的相對時間。比如vTaskDelay(100)，那麼從調用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()的調用（比如調用前高優先級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。

參數描述

xTicksToDelay：延時時間總數，單位是系統時鐘節拍週期。

用法舉例

void vTaskFunction( 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 );
     }
}

絕對延時

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。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskDelayUntil 必須設置成1，此函數纔有效。
• 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調用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。
• 調用vTaskDelay()函數後，任務會進入阻塞狀態，持續時間由vTaskDelay()函數的參數指定，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。因爲調用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調用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，中斷或高優先級任務搶佔也可能會改變每一次執行時間）。
• vTaskDelay()指定一個從調用vTaskDelay()函數後開始計時，到任務解除阻塞爲止的相對時間，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，使得任務少運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針參數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。
• 常量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。
• 當調用vTaskSuspendAll()函數掛起RTOS調度器時，不可以使用此函數。

參數描述

• pxPreviousWakeTime：指針，指向一個變量，該變量保存任務最後一次解除阻塞的時間。第一次使用前，該變量必須初始化爲當前時間。之後這個變量會在vTaskDelayUntil()函數內自動更新。
• xTimeIncrement：週期循環時間。當時間等於(*pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement)時，任務解除阻塞。如果不改變參數xTimeIncrement的值，調用該函數的任務會按照固定頻率執行。

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量xLastWakeTime
     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
 
     for( ;; )
     {
         //等待下一個週期
         vTaskDelayUntil( &xLastWakeTime,xFrequency );
 
         // 需要週期性執行代碼放在這裏
     }
 }

獲取任務優先級

函數描述

UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t xTask );

• 獲取指定任務的優先級。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPriorityGet必須設置成1，此函數纔有效。

參數描述

xTask：任務句柄。NULL表示獲取當前任務的優先級。

返回值

返回指定任務的優先級。

用法舉例

void vAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 創建任務，保存任務句柄
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用句柄獲取創建的任務的優先級
     if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) !=tskIDLE_PRIORITY )
     {
         // 任務可以改變自己的優先級
     }
     // ...
     // 當前任務優先級比創建的任務優先級高？
     if( uxTaskPriorityGet( xHandle ) <uxTaskPriorityGet( NULL ) )
     {
         // 當前優先級較高
     }
 }

設置任務優先級

函數描述

void vTaskPrioritySet( TaskHandle_txTask, UBaseType_tuxNewPriority );

• 設置指定任務的優先級。如果設置的優先級高於當前運行的任務，在函數返回前會進行一次上下文切換。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskPrioritySet 必須設置成1，此函數纔有效。

參數描述

• xTask：要設置優先級任務的句柄，爲NULL表示設置當前運行的任務。
• uxNewPriority：要設置的新優先級。

用法舉例

void vAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 創建任務，保存任務句柄。
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用句柄來提高創建任務的優先級
     vTaskPrioritySet( xHandle,tskIDLE_PRIORITY + 1 );
     // ...
     // 使用NULL參數來提高當前任務的優先級，設置成和創建的任務相同。
     vTaskPrioritySet( NULL, tskIDLE_PRIORITY +1 );
 }

任務掛起

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級。
• 調用vTaskSuspend函數是不會累計的：即使多次調用vTaskSuspend ()函數將一個任務掛起，也只需調用一次vTaskResume ()函數就能使掛起的任務解除掛起狀態。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必須設置成1，此函數纔有效。

參數描述

xTaskToSuspend：要掛起的任務句柄。爲NULL表示掛起當前任務。

用法舉例

void vAFunction( void )
 {
     xTaskHandlexHandle;
     // 創建任務，保存任務句柄.
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用句柄掛起創建的任務.
     vTaskSuspend( xHandle );
     // ...
     // 任務不再運行，除非其它任務調用了vTaskResume(xHandle )
     //...
     // 掛起本任務.
     vTaskSuspend( NULL );
     // 除非另一個任務使用handle調用了vTaskResume，否則永遠不會執行到這裏
 }

恢復掛起的任務

函數描述

void vTaskResume( TaskHandle_txTaskToResume );

• 恢復掛起的任務。
• 通過調用一次或多次vTaskSuspend()掛起的任務，可以調用一次vTaskResume ()函數來再次恢復運行。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend必須置1，此函數纔有效。

參數描述

xTaskToResume：要恢復運行的任務句柄。

用法舉例

void vAFunction( void )
 {
         xTaskHandle xHandle;
     // 創建任務，保存任務句柄
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
     // ...
     // 使用句柄掛起創建的任務
     vTaskSuspend( xHandle );
     // ...
     //任務不再運行，除非其它任務調用了vTaskResume(xHandle )    
          //...
     // 恢復掛起的任務.
     vTaskResume( xHandle );
     // 任務再一次得到處理器時間
     // 任務優先級與之前相同
 }

恢復掛起的任務（在中斷服務函數中使用）

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。
• 通過調用一次或多次vTaskSuspend()函數而掛起的任務，只需調用一次xTaskResumeFromISR()函數即可恢復運行。
• 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，調用xTaskResumeFromISR()函數是沒有意義的，只能等下一次中斷）。這種情況下，可以使用信號量作爲同步機制。在文件FreeRTOSConfig.h中，宏INCLUDE_vTaskSuspend 和 INCLUDE_xTaskResumeFromISR 必須設置成1，此函數纔有效。

參數描述

xTaskToResume：要恢復運行的任務句柄。

返回值

如果恢復任務後需要上下文切換返回pdTRUE，否則返回pdFALSE。由ISR確定是否需要上下文切換。

用法舉例

xTaskHandlexHandle;               //注意這是一個全局變量
 
 void vAFunction( void )
 {
     // 創建任務並保存任務句柄
     xTaskCreate( vTaskCode, "NAME",STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xHandle );
 
     // ... 剩餘代碼.
 }
 
 void vTaskCode( void *pvParameters )
 {
     for( ;; )
     {
         // ... 在這裏執行一些其它功能
 
         // 掛起自己
         vTaskSuspend( NULL );
 
         //直到ISR恢復它之前，任務會一直掛起
     }
 }
 
 void vAnExampleISR( void )
 {
     portBASE_TYPExYieldRequired;
 
     // 恢復被掛起的任務
     xYieldRequired = xTaskResumeFromISR(xHandle );
 
     if( xYieldRequired == pdTRUE )
     {
         // 我們應該進行一次上下文切換
         // 注:  如何做取決於你具體使用，可查看說明文檔和例程
         portYIELD_FROM_ISR();
     }
 }