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STM32-FreeRTOS操作系统-任务创建

news 2025/9/2 6:03:15

引言

在当今嵌入式系统开发中，STM32与FreeRTOS的结合应用极为广泛。本文将深入探讨如何在STM32上创建FreeRTOS任务，助力开发者高效构建多任务系统。

搭建Free-RTOS操作系统原因

在嵌入式领域开发中，随着应用复杂度的提升，单线程的程序已难满足需求。STM32作为高性能的微处理器，搭配上FreeRTOS操作系统，能够实现多任务并行处理，有效提升系统的效率及响应速度。我们都知道，我们一般写的程序都是一行一行执行下来，这样程序的利用率不高，而且至始至终只能干一件事，不能同时执行多个程序。我认为这就是裸机开发的最致命的缺点。

任务创建

在任务创建之前，要确保含有该Free-RTOS操作系统的相关文件并且移植到自己的编译器中。

第一步，创建任务句柄

TaskHandle_t MyTaskHandler;//任务句柄

TaskHandle_t是一个类型定义，用于储存任务的句柄，它是一个指向任务控制块（Task Control Block,TCB）的指针。MyTaskHandler是任务句柄，可自定义。

第二步，创建起始任务函数

void Start_Task(void)
{
xTaskCreate(MyTask,"MyTask",128,NULL,1,&MyTaskHandler);//动态方法创建任务
vTaskStartScheduler();//启动任务调动
}

xTaskCreate是FreeRTOS中用于创建任务的函数，它允许用户在运行时动态创建任务，并将任务的控制信息储存在任务控制块（TCB）中，其函数原型如下：

BaseType_t xTaskCreate(TaskFunction_t pxTaskCode,          // 任务的入口函数，必须是一个无限循环const char * const pcName,          // 任务的名称，用于调试目的const uint16_t usStackDepth,        // 任务堆栈的大小，以字为单位void * const pvParameters,          // 传递给任务函数的参数UBaseType_t uxPriority,             // 任务的优先级TaskHandle_t * const pxCreatedTask  // 任务句柄的指针，用于存储创建的任务的句柄
);

BaseType_t 是FreeRTOS中的一个基本数据类型，在FreeRTOS的相关文件中被定义为typedef long BaseType_t，显然一个32位有符号整数，有些不同版本可能会有不同，感兴趣的可自行查看。它通常被用在函数的返回值中，pdPASS表示成功，pdFALL表示失败。

第三步，启动任务调度器

vTaskStartScheduler();//启动任务调动

在调用vTaskStartScheduler()之前，虽然可以创建任务，但该任务不会执行，只有调用该函数后，任务调度器才开始工作。一旦调用该函数，程序的控制权就会交给调度器，调度器会根据任务的优先级和状态来调度任务。（注：vTaskStartScheduler()函数只能被调用一次，如果多次调用，可能会导致错误）。

第四步，主函数调用起始任务函数

int main(void)
{
KEY_Init();//初始化按键
LED_Init();//初始化LED
OLED_Init(); //初始化oled屏幕
SysTick_Init(72); //初始化定时器
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
Usart1_Init(115200);//串口初始化
Start_Task();//调用起始任务
while(1);
}

第五步，在起始任务函数中创建任务函数

void MyTask(void *arg) //开始创建任务函数
{
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
xTaskCreate(MyTask1,"MyTask1",50,NULL,2,&MyTask1Handler);//动态方法创建任务1
vTaskDelete(MyTaskHandler); //删除开始任务
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}

首先，创建任务1也是要先创建任务句柄。其次，使用taskENTER_CRITICAL()进入临界区函数和 taskEXIT_CRITICAL()退出临界区函数，是为了防止在任务创建的过程中被其他任务打断，，确保任务创建成功。

第六步，任务的具体实现

void MyTask1(void *arg) //任务2函数体
{
while(1)
{
OLED_ShowString(1,1,"Runing Task2");//oled屏幕显示
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_15);//点灯
delay_ms(1000); //程序延迟1s
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_15);//灭灯
vTaskDelay(300); //程序阻塞300ms
}
}

重点来说一下delay_ms(1000)函数与vTaskDelay(300)函数，首先要明白一点，STM32单片机使用的FreeRTOS操作系统的时钟通常都是由systick滴答定时器提供的。所以delay_ms()函数它是一个阻塞式延时函数，什么是阻塞式？就是程序在执行期间无法运行其它函数，直到阻塞结束才继续往下运行。而vTaskDelay(),可以说是非阻塞式函数，也可以说是阻塞式函数，当执行到该函数时，该任务会被挂起，转而去执行次优先级的任务函数。它只是阻塞当前的任务，而不会阻塞整个系统。

七，完整示例代码

首先在main.c中调用起始任务函数

#include "myfreertos.h"
#include "stm32f10x.h"   // Device header
#include "SysTick.h"
#include "Usart.h"
#include "oled.h"
#include "led.h"
#include "key.h"int main(void)
{	KEY_Init();//初始化按键LED_Init();//初始化LED	OLED_Init(); //初始化oled屏幕SysTick_Init(72); //初始化定时器NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4Usart1_Init(115200);Start_Task();//调用任务while(1);
}

在myfreetros.c中实现具体任务

#include "myfreertos.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "SysTick.h"
#include "Usart.h"
#include "oled.h"
#include "Task.h"
#include "led.h"
#include "key.h"TaskHandle_t MyTaskHandler;//任务句柄TaskHandle_t MyTask1Handler;//任务1句柄void MyTask(void *pvParameters);    //声明启动函数void Start_Task(void)
{xTaskCreate(MyTask,"MyTask",128,NULL,1,&MyTaskHandler);//动态方法创建任务vTaskStartScheduler();//启动任务调动		
}void MyTask(void *arg)            //开始创建任务函数
{taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区xTaskCreate(MyTask1,"MyTask1",50,NULL,2,&MyTask1Handler);//动态方法创建任务1vTaskDelete(MyTaskHandler);    //删除开始任务taskEXIT_CRITICAL();           //退出临界区
}void MyTask1(void *arg)     //任务1函数体
{	while(1){OLED_ShowString(1,1,"Runing Task1");GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);vTaskDelay(300);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);vTaskDelay(900);}	
}