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FreeRTOS-任务的创建删除，挂起与恢复

news 来源：原创 2025/4/29 19:51:05

一、任务创建和删除API函数(熟悉)

1. 任务创建与删除的本质：

创建：分配资源并注册到调度系统
删除：释放资源并从调度系统中注销

用户在进行任务创建和删除的时侯可以调用FreeRTOS的API函数。

// 典型API调用示例
xTaskCreate(taskFunction, "Task1", 1024, NULL, 1, &xHandle);
vTaskDelete(xHandle);BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,const char * const pcName, /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,void * const pvParameters,UBaseType_t uxPriority,TaskHandle_t * const pxCreatedTask )

2、任务动态创建和静态创建的区别

. 动态与静态创建对比

特性	动态创建	静态创建
内存管理	系统自动分配	用户预分配
失败处理	返回错误码	需自行保证内存充足
适用场景	常规应用开发	内存敏感/实时性要求高的系统
配置要求	configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION=1	configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION=1

动态创建任务 ：任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由FreeRTOS从FreeRTOS管理的堆中分配。
静态创建任务 ：任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，需要用户分配提供。

3、任务控制块结构体成员介绍

答：

总结：

任务栈栈顶，在任务切换时的任务上下文保存、任务恢复息息相关。
每个任务都有属于自己的任务控制块，类似身份证。

4、什么是临界区保护

答：临界区保护，保护那些不想被打断的程序段，关闭freertos所管理的中断，中断无法打断，滴答中断和PendSV中断无法进行不能实现任务调度。但只能关闭freertos规定的优先级的中断，溢出的优先级中断关闭无效

注意事项：

临界区应尽量简短
禁止嵌套深度超过configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

taskENTER_CRITICAL();  // 关闭可管理的中断
/* 临界区代码 */
taskEXIT_CRITICAL();   // 恢复中断

5、动态创建优点

答：动态创建使用起来相对简单。在实际的应用中，动态方式创建任务是比较常用的，除非有特殊的需求，一般都会使用动态方式创建任务。

6、静态创建优点

答：静态创建可将任务堆栈放置在特定的内存位置，并且无需关心对内存分配失败的处理。

7、创建任务时任务堆栈所存内容

答：

寄存器下PSR被初始为0x01000000，其中bit24被置1，表示使用Thumb指令。
寄存器PC被初始化为任务函数指针(任务A，即我们写的任务函数的地址)，这样当某次任务切换后，任务A获得CPU控制权，任务函数(任务A)被出栈到PC寄存器，之后会执行任务A的代码。
LR寄存器初始化为函数指针prvTaskExitError，这个函数是FreeRTOS提供的，是一个出错处理函数。
子函数的调用通过寄存器R0~R3传递参数，创建任务时，我们传入的参数被保存到R0中，用来向任务传递参数。

二、任务创建---动态方法(掌握)

1、动态任务创建函数

答：

函数参数：

函数返回值：

2、实现动态创建任务流程

答：用起来只需三步。

将FreeRTOSConfig.h文件中宏configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION配置为1。
定义函数入口参数。
编写任务函数。

动态任务创建函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行。

void vTaskDemo(void *pvParams) {// 任务主体代码for(;;) {vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);}
}void main() {xTaskCreate(vTaskDemo, "DemoTask", 512, NULL, 2, NULL);vTaskStartScheduler();
}

3、动态任务创建函数内部实现简述

答：

申请堆栈内存&任务控制块内存。
TCB结构体(任务控制块)成员赋值。
添加新任务到就绪列表中。
堆内存结构：
+----------------+
| TCB控制块 |
+----------------+
| 任务栈空间 |
+----------------+
| 对齐填充 |
+----------------+

三、任务创建---静态方法(掌握)

1、静态任务创建函数

答：

函数参数：

函数返回值：

2、实现静态创建任务流程

答：用起来只需五步。

将FreeRTOSConfig.h文件中宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION配置为1。
定义空闲任务&定时器任务的任务堆栈以及TCB。
实现两个接口函数(vAppLicationGetldleTaskMemory() 空闲任务接口函数和vApplicationGetTimerTaskMemory()定时器任务接口函数)。
定义函数入口参数。
编写任务函数。

静态任务创建函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行。

3、静态任务创建函数内部实现简述

答：

TCB结构体成员赋值。
添加新任务到就绪列表中。

四、任务删除

1、任务删除函数

答：

任务删除函数用于删除已经被创建的任务，被删除的任务将从就绪任务列表、阻塞任务列表、挂起任务列表和事件列表中移除。

注意：

当传入的参数为NULL，则代表删除任务自身(当前正在运行的任务)。
空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存，但是由用户在任务删除前申请的内存空间，必须用户在任务被删除前提前释放，否则将会导致内存泄漏。

2、删除任务流程

答：用起来只需两步。

使用删除任务函数，将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskDelete配置为1。
入口参数输入需要删除的任务句柄(NULL代表删除本身)。

3、删除任务函数内部实现简述

答：

获取所要删除的任务控制块 --- 通过传入的任务句柄，判断所需要删除哪个任务，NULL代表删除自身。
将被删除任务移除所在列表 --- 将该任务所在列表中移除，包括：就绪、阻塞、挂起、事件等列表。
判断所需要删除的任务
- 删除任务自身，需要先添加到等待删除列表，内存释放将在空闲任务执行。
- 删除其他任务，释放内存，任务数量。
- 五内部机制解析
  
  任务创建时序
- 内存分配（动态）
- TCB初始化
- 任务删除流程
- 从所有列表中移除
- 释放内核资源
- 更新调度状态
- 触发上下文切换（如果需要）
- 堆栈初始化
- 优先级设置
- 加入就绪列表
- 一、任务挂起和任务恢复介绍(熟悉)
  
  1、任务的挂起与恢复的API函数
  
  答：
- 挂起：挂起任务类似暂停，可恢复；删除任务，无法恢复，类似“人死两清”。
- 恢复：恢复被挂起的任务。
- “FromISR”：带有FromISR后缀是在中断函数中专用的API函数。
- 二、任务挂起(熟悉)
  
  1、任务挂起函数介绍
  
  答：
  
  任务挂起函数用于挂起任务，使用时需要将将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend配置为1。
  
  无论优先级如何，被挂起的任务都将不再被执行，直到任务被恢复。
  
  注意：当传入的参数是NULL，则代表挂起任务自身(当前正在运行的任务)。
  
  2、任务挂起函数内部实现
  
  答：
- 获取所要挂起任务的控制块。（根据任务句柄获取任务控制块，如果任务句柄为NULL，表示挂起任务本身。）
- 移除所在列表。（将要挂起的任务从相应的状态列表和事件列表中移除。）
- 插入挂起任务列表。（将待挂起任务的任务状态列表项插入到挂起状态列表末尾。）
- 判断任务调度器是否运行。（判断任务调度器是否运行，在运行，更新下一次阻塞时间，防止被挂起任务为下一个阻塞超时任务。）
- 判断待挂起任务是否为当前任务。（如果挂起的是任务自身，且调度器正在运行，需要进行一次任务切换；调度器没有运行，判断挂起任务数是否等于任务总数，是：当前控制块赋值为NULL，否：寻找下一个最高优先级任务。）
- 三、任务恢复(熟悉)
  
  1、任务恢复函数介绍(任务中恢复)
  
  答：
  
  使用该函数时需要将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend配置为1。
  
  注意：任务无论被vTaskSuspend()挂起多少次，只需在任务中调用vTaskResume()恢复一次就能继续运行，且被恢复的任务会进入就绪态。
  
  2、任务恢复函数(任务中恢复)内部实现
  
  答：
- 恢复任务不能是正在运行任务。
- 判断任务是否子啊挂起列表中。（是：就会将该任务在挂起列表中移除，将该任务添加到就绪列表中。）
- 判断恢复任务优先级。（判断恢复的任务优先级是否大于当前正在运行的任务，是的话，执行任务切换。）
- 3、任务恢复函数介绍(中断中恢复)
  
  答：
  
  使用该函数注意要将FreeRTOSConfig.h文件中宏INCLUDE_vTaskSuspend和INCLUDE_xTaskResumeFromISR配置为1。
  
  该函数专用于中断服务函数中，用于解挂被挂起任务。
  
  注意：中断服务程序中要调用freeRTOS的API函数则中断优先级不能高于FreeRTOS所管理的最高优先级。
  
  4、任务恢复函数(中断中恢复)内部实现
- 关闭freertos可管理中断，防止被其他的中断打断，并返回关闭前basepri寄存器的值。
- 判断是否有挂起任务。
- 将前面保存的basepri的值，恢复回来。
- 返回xYieldRequired的值用于决定是否需要进行任务切换。
- 从所有状态列表（就绪/阻塞/事件）中移除任务
- 将任务状态标记为 eSuspended
- 检查任务是否处于挂起态
- 将任务加入就绪列表
- 若恢复任务的优先级高于当前任务，触发上下文切换
- 如果挂起的是当前运行任务，立即触发上下文切换

七、实战代码示例

1. 基本挂起/恢复

TaskHandle_t xWorkerHandle;void vWorkerTask(void *pvParam) {while(1) {// 任务主体...}
}void vControlTask(void *pvParam) {// 挂起工作线程vTaskSuspend(xWorkerHandle);vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);// 恢复工作线程vTaskResume(xWorkerHandle);
}

2. 中断恢复示例

TaskHandle_t xISRTaskHandle;void vButtonPressISR(void) {BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;xHigherPriorityTaskWoken = xTaskResumeFromISR(xISRTaskHandle);portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}void vISRHandlerTask(void *pvParam) {while(1) {vTaskSuspend(NULL);  // 等待中断唤醒// 处理中断事件...}
}

3. 任务同步应用

// 生产者-消费者模型
TaskHandle_t xConsumerHandle;void vProducerTask(void *pvParam) {while(1) {// 生产数据...vTaskResume(xConsumerHandle);  // 唤醒消费者vTaskSuspend(NULL);            // 挂起自身等待下一周期}
}void vConsumerTask(void *pvParam) {while(1) {vTaskSuspend(NULL);  // 等待生产者唤醒// 消费数据...}
}