FreeRTOS实时操作系统空闲任务的阻塞延时实现
目录
- 什么是阻塞延时、为什么需要空闲任务
- 空闲任务的实现
- 阻塞延时的实现
- xTicksToDelay 递减
- SysTick初始化
- 仿真
什么是阻塞延时、为什么需要空闲任务
RTOS中的延时叫阻塞延时,即任务需要延时时,任务会放弃cpu使用权,cpu转而去做其他的事,当任务延时时间到后,任务重新请求获得cpu使用权。
但当所有的任务都处于阻塞后,为了不让cpu空闲没事干就需要一个空闲任务让cpu干活。
空闲任务的实现
空闲任务实现和创建普通任务没区别,空闲任务在调用vTaskStartScheduler
函数内部创建,如下
//定义空闲栈 #define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( unsigned short ) 128 ) StackType_t IdleTaskStack[configMINIMAL_STACK_SIZE]; //空闲任务任务控制块 TCB_t IdleTaskTCB; //设置空闲任务的参数 void vApplicationGetIdleTaskMemory( TCB_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize ) { *ppxIdleTaskTCBBuffer=&IdleTaskTCB; *ppxIdleTaskStackBuffer=IdleTaskStack; *pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE; } void vTaskStartScheduler(void) { TCB_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;//空闲任务控制块指针 StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;//空闲任务栈指针 uint32_t ulIdleTaskStackSize; //空闲任务栈大小 //设置空闲任务参数 vApplicationGetIdleTaskMemory(&pxIdleTaskTCBBuffer, &pxIdleTaskStackBuffer, &ulIdleTaskStackSize); //创建空闲任务 xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t)prvIdleTask, (char *)"IDLE", (uint32_t)ulIdleTaskStackSize, (void*)NULL, (StackType_t*)pxIdleTaskStackBuffer, (TCB_t*)pxIdleTaskTCBBuffer); //将空闲任务添加到就绪列表 vListInsertEnd(&(pxReadyTasksLists[0]),&(((TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer)->xStateListItem)); //手动指定第一个要运行的任务 pxCurrentTCB = &Task1TCB; //启动调度器 if(xPortStartScheduler()!=pdFALSE) { //启动成功则不会运行到这里 } }
阻塞延时的实现
阻塞延时需要用xTicksToDelay
,这个时TCB中的一个成员,用于记录还要阻塞多久。
typedef struct tskTaskControlBlock { volatile StackType_t * pxTopOfStack; ListItem_t xStateListItem; StackType_t * pxStack; · char pcTaskName[configMAX_TASK_NAME_LEN]; TickType_t xTicksToDelay; //用于延时 }tskTCB;
所以阻塞延时就是这样实现
void vTaskDelay(const TickType_t xTicksToDelay) { TCB_t *pxTCB = NULL; pxTCB = pxCurrentTCB; //设置延时时间 pxTCB->xTicksToDelay = xTicksToDelay; //进行一次任务切换 taskYIELD(); }
由于引入了阻塞延时,所以任务切换函数需要改写,因为当所有任务阻塞后,需要切换至空闲任务运行
void vTaskSwitchContext( void ) { //如果当前时空闲任务,尝试去执行任务1或任务2,如果他们延时时间都没到则继续执行空闲任务 if( pxCurrentTCB == &IdleTaskTCB ) { if(Task1TCB.xTicksToDelay == 0) { pxCurrentTCB =&Task1TCB; } else if(Task2TCB.xTicksToDelay == 0) { pxCurrentTCB =&Task2TCB; } else { return; } } else //当前任务不是空闲任务会执行到这里 { //当前任务时任务1或任务2的话,检查另一个任务 //如果另外的任务不在延时中,会切换到该任务 //否则,判断当前任务是否在延时中,是则切换到空闲任务, //否则,不进行任何切换 if (pxCurrentTCB == &Task1TCB) { if (Task2TCB.xTicksToDelay == 0) { pxCurrentTCB =&Task2TCB; } else if (pxCurrentTCB->xTicksToDelay != 0) { pxCurrentTCB = &IdleTaskTCB; } else { return; } } else if (pxCurrentTCB == &Task2TCB) { if (Task1TCB.xTicksToDelay == 0) { pxCurrentTCB =&Task1TCB; } else if (pxCurrentTCB->xTicksToDelay != 0) { pxCurrentTCB = &IdleTaskTCB; } else { return; } } } }
xTicksToDelay 递减
vTaskDelay中设置了xTicksToDelay成员后,是通过SystTick中断来实现递减操作的
void xPortSysTickHandler( void ) { int x = portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(); xTaskIncrementTick(); portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x); } void xTaskIncrementTick( void ) { TCB_t *pxTCB = NULL; BaseType_t i = 0; const TickType_t xConstTickCount = xTickCount + 1; xTickCount = xConstTickCount; for (i=0; i<configMAX_PRIORITIES; i++) { pxTCB = ( TCB_t * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( ( &pxReadyTasksLists[i] ) ); if (pxTCB->xTicksToDelay > 0) { pxTCB->xTicksToDelay --; //这里递减 } } portYIELD(); }
SysTick初始化
//systick控制寄存器 #define portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG (*((volatile uint32_t *) 0xe000e010 )) //systick重装载寄存器 #define portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG (*((volatile uint32_t *) 0xe000e014 )) //systick时钟源选择 #ifndef configSYSTICK_CLOCK_HZ #define configSYSTICK_CLOCK_HZ configCPU_CLOCK_HZ #define portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT ( 1UL << 2UL ) #else #define portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT ( 0 ) #endif #define portNVIC_SYSTICK_INT_BIT ( 1UL << 1UL ) #define portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT ( 1UL << 0UL ) void vPortSetupTimerInterrupt( void ) { //重装载计数器值 portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL; //设置systick时钟使用内核时钟 //使能systick定时器中断 //使能systick定时器 portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = ( portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT | portNVIC_SYSTICK_INT_BIT | portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT ); }
在FreeRTOSConfig.h
中
#define configCPU_CLOCK_HZ (( unsigned long ) 25000000) #define configTICK_RATE_HZ (( TickType_t ) 100)
configSYSTICK_CLOCK_HZ是没有定义的,所以configSYSTICK_CLOCK_HZ使用的是configCPU_CLOCK_HZ
仿真
portCHAR flag1; portCHAR flag2; TaskHandle_t Task1_Handle; StackType_t Task1Stack[128]; TCB_t Task1TCB; TaskHandle_t Task2_Handle; StackType_t Task2Stack[128]; TCB_t Task2TCB; void Task1_Fntry(void *arg) { while(1) { flag1=1; vTaskDelay( 2 ); flag1=0; vTaskDelay( 2 ); } } void Task2_Fntry(void *arg) { while(1) { flag2=1; vTaskDelay( 2 ); flag2=0; vTaskDelay( 2 ); } } int main(void) { prvInitialiseTaskLists(); Task1_Handle = xTaskCreateStatic(Task1_Fntry,"task1",128,NULL,Task1Stack,&Task1TCB); vListInsertEnd(&pxReadyTasksLists[1],&((&Task1TCB)->xStateListItem)); Task2_Handle = xTaskCreateStatic(Task2_Fntry,"task2",128,NULL,Task2Stack,&Task2TCB); vListInsertEnd(&pxReadyTasksLists[2],&((&Task2TCB)->xStateListItem)); vTaskStartScheduler(); for(;;) {} }
可以看到2个task是同步运行的,且延时是20ms
以上就是FreeRTOS实时操作系统空闲任务的阻塞延时实现的详细内容,更多关于FreeRTOS空闲任务阻塞延时的资料请关注我们其它相关文章!
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