【STM32】CUBEMX下FreeRTOS 任务栈管理与栈溢出检测(CMSIS_V2接口)

一、FreeRTOS 中的栈管理机制

在 FreeRTOS 中，每个任务都会分配一个独立的栈空间用于保存局部变量、上下文等。

✅ 相关宏配置：

宏名称	含义
configMINIMAL_STACK_SIZE	最小任务栈大小（单位：words）
uxTaskGetStackHighWaterMark()	获取当前任务历史上最小的剩余栈空间（越小越危险）
uxTaskGetSystemState()	获取所有任务的栈使用情况
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW	是否开启栈溢出检测（值为 1 或 2）
configUSE_TRACE_FACILITY	开启任务信息追踪（如任务名、栈）
configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS	开启格式化任务状态打印支持

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二、FreeRTOS 栈溢出检测机制

🧪 启用检测：

CUBEMX配置参数：

#define configUSE_TRACE_FACILITY        1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  2

configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW ：

• 1：简单检测方法，只在任务切换时检查栈顶哨兵值是否被改写。
• 2：更强的检测方法，除了栈顶哨兵值，还检查栈底向上是否越界。

🛠 栈溢出钩子函数（CUBEMX自动生成）：

extern void MX_LWIP_Init(void);
void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) *//* Hook prototypes */
void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask, signed char *pcTaskName);/* USER CODE BEGIN 4 */
void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask, signed char *pcTaskName)
{/* Run time stack overflow checking is performed ifconfigCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW is defined to 1 or 2. This hook function iscalled if a stack overflow is detected. */printf("\r\n");printf("=============================================================\r\n");printf("!!!!                 STACK OVERFLOW DETECTED             !!!!\r\n");printf("=============================================================\r\n");printf(">>> Task causing overflow : %s\r\n", pcTaskName);printf(">>> Taking emergency action: system halted\r\n");printf("=============================================================\r\n");// 关闭中断，进入死循环taskDISABLE_INTERRUPTS();for (;;);
}
/* USER CODE END 4 */

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三、如何查看任务的剩余栈空间

使用 uxTaskGetSystemState() 和 usStackHighWaterMark 获取每个任务曾经最小剩余栈空间。

🧾 自定义打印函数：

void printTaskStackInfo(void)
{TaskStatus_t taskStatusArray[24];UBaseType_t taskCount, i;taskCount = uxTaskGetSystemState(taskStatusArray, 24, NULL);qsort(taskStatusArray, taskCount, sizeof(TaskStatus_t), compareTaskName);printf("\r\n+------------------+------------------------+------------------+\r\n");printf("| %-16s | %-22s | %-16s |\r\n", "任务名", "剩余栈空间 (words)", "剩余栈空间 (bytes)");printf("+------------------+------------------------+------------------+\r\n");for (i = 0; i < taskCount; i++){const char *name = taskStatusArray[i].pcTaskName;UBaseType_t highWater = taskStatusArray[i].usStackHighWaterMark;printf("| %-16s | %-22u | %-16u |\r\n", name, highWater, highWater * sizeof(StackType_t));}printf("+------------------+------------------------+------------------+\r\n");
}

• 输出结果：
  

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四、FreeRTOS 任务模板函数（带栈使用示例）

void myTask(void *argument)
{while (1){// 模拟工作vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));// 检查自身栈剩余空间（单位：words）UBaseType_t stackLeft = uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL);if (stackLeft < 50)  // 阈值根据实际栈大小设定{printf("⚠️ Warning: task '%s' low stack: %lu words\r\n", pcTaskGetName(NULL), stackLeft);}}
}

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五、建议：如何设置合适的任务栈大小？

1. 开发初期可以设得大一点，如 512 words。
2. 启动任务后运行一段时间，调用 printTaskStackInfo()。
3. 看实际 剩余栈空间，酌情缩小分配。
4. 建议保留 安全边际（>50 words），避免任务创建失败或运行中溢出。

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