FreeRTOS——任務延時列表的實現

在學習本章之前，爲了實現任務的阻塞延時，在任務控制塊中內置了一個延時變量xTicksToDelay。當每次任務需要延時時，就初始化xTicksToDelay需要延時的時間，然後將任務掛起，這裏所說的掛起只是將任務在優先級位圖表uxTopReadyPriority中對應的位清零，並不會將任務從就緒列表中刪除。當每次時基中斷(SysTick中斷)來臨時，就掃描就緒列表中每個任務的xTicksToDelay，如果xTicksToDelay大於0則遞減一次，然後判斷xTicksToDelay是否爲0，如果爲0則表示延時時間到，將該任務就緒（即將任務在優先級位圖表uxTopReadyPriority中對應的位置位），然後進行任務切換。這種延時的缺點是，在每個時基中斷中需要對所有的任務都掃描一遍，費時，優點是易理解。

一、任務延時列表的工作原理

在FreeRTOS中，有一個任務延時列表（實際有兩個，但作用一樣），當任務需要延時時，先將任務掛起，即先將任務從就緒列表中刪除，然後插入到任務延時列表，同時更新下一個任務的解鎖時刻變量：xNextTaskUnblockTime 的值。
xNextTaskUnblockTime 的值等於系統時基計數器的值xTickCount 加上任務需要延時的值xTicksToDelay。當系統時基計數器xTickCount 的值等於xNextTaskUnblockTime 的值時，就表示有任務延時到期了，需要將該任務就緒。
任務延時列表維護着一條雙向鏈表，每個節點代表了正在延時的任務，節點按照延時時間大小做升序排列。當每次時基中斷來臨時，就拿系統時基計數器的值xTickCount 和下一個任務的解鎖時刻變量xNextTaskUnblockTime 的值比較，如果相等，則表示有任務延時到期，需要將該任務就緒，否則只是單純地更新時基計數器xTickCount 的值，然後進行任務切換。

二、FreeRTOS中實現任務延時列表

1、定義任務延時列表

static List_t xDelayedTaskList1; (1)
static List_t xDelayedTaskList2; (2)
static List_t * volatile pxDelayedTaskList; (3)
static List_t * volatile pxOverflowDelayedTaskList; (4)

（1）（2）：定義兩個任務延時列表，當系統時基計數器xTickCount 沒有溢出時，用一條列表，當xTickCount 移除後，用另外一條鏈表。
（3）：任務延時列表指針，指向xTickCount 沒有溢出時使用的那條列表
（4）：任務延時列表指針，指向xTickCount 溢出時使用的那條列表

2、任務延時列表初始化

任務延時列表屬於任務列表的一種，在prvInitialiseTaskLists()函數中初始化。

/* 初始化任務相關的列表 */
void prvInitialiseTaskLists( void )
{
	 UBaseType_t uxPriority;
	
	 /* 初始化就緒列表 */
	 for ( uxPriority = ( UBaseType_t ) 0U;
	 uxPriority < ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES;
	 uxPriority++ )
	 {
	 	vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );
	 }
	
	 vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );
	 vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );
	
	 pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;
	 pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
}

3、定義xNextTaskUnblockTime

xNextTaskUnblockTime 是一個在 task.c 中定義的靜態變量，用於表示下一個任務的解鎖時刻。 xNextTaskUnblockTime 的值等於系統時基計數器的值 xTickCount 加上任務需要延時值 xTicksToDelay。當系統時基計數器 xTickCount 的值與 xNextTaskUnblockTime 相等時，就表示有任務延時到期了，需要將該任務就緒。

4、定義xNextTaskUnblockTime

xNextTaskUnblockTime 在 vTaskStartScheduler()函數中初始化爲portMAX_DELAY（portMAX_DELAY 是一個 portmacro.h 中定義的宏，默認爲 0xffffffffUL） 。

void vTaskStartScheduler( void )
{
 /*==================創建空閒任務 start=========================*/
 TCB_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;
 StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;
 uint32_t ulIdleTaskStackSize;

 /* 獲取空閒任務的內存：任務棧和任務 TCB */
 vApplicationGetIdleTaskMemory( &pxIdleTaskTCBBuffer,
								&pxIdleTaskStackBuffer,
								&ulIdleTaskStackSize );

 xIdleTaskHandle =
 xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t)prvIdleTask,
					(char *)"IDLE",
					(uint32_t)ulIdleTaskStackSize ,
					(void *) NULL,
					(UBaseType_t) tskIDLE_PRIORITY,
					(StackType_t *)pxIdleTaskStackBuffer,
					(TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer );
 /*======================創建空閒任務 end===================*/

 xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;

 xTickCount = ( TickType_t ) 0U;

 /* 啓動調度器 */
 if ( xPortStartScheduler() != pdFALSE )
 {
 /* 調度器啓動成功，則不會返回，即不會來到這裏 */
 }
}

參考：[野火®]《FreeRTOS 內核實現與應用開發實戰—基於STM32》