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FreeRTOS菜鸟入门（七）·创建任务·静态任务创建

2025/4/23 12:57:51 来源：https://blog.csdn.net/MANONGDKY/article/details/147313324  浏览:  次   关键词：FreeRTOS菜鸟入门（七）·创建任务·静态任务创建

目录

1.  硬件初始化

2.  创建单任务—SRAM静态内存

2.1  定义函数

2.2  空闲任务与定时器任务堆栈函数实现

2.3  定义任务栈

2.4  定义任务控制块

2.5  静态创建任务

2.6  启动任务

2.7  完整main函数

        首先创建一个FreeRTOS的空白模版：

STM32F103ZET6的FreeRTOS移植创建静态任务模版资源-CSDN文库

1.  硬件初始化

        在 main.c 文件中创建一个 All_Function_Init()函数，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面：

//所有板子上的初始化均可放在这个函数里面
static void All_Function_Init(void)
{/** STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。*/NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );/* LED 初始化 */LED_GPIO_Config();/* 串口初始化	*/USART_Config();
}

2.  创建单任务—SRAM静态内存

        我们创建一个单任务，任务使用的栈和任务控制块都使用静态内存，即预先定义好的全局变量，这些预先定义好的全局变量都存在内部的 SRAM 中。

2.1  定义函数

        任务实际上就是一个无限循环且不带返回值的 C 函数。目前，我们创建一个这样的任务，让开发板上面的 LED 灯以 500ms 的频率闪烁：

// LED_Task任务主体
static void LED_Task(void* parameter)
{	while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500);    /* 延时500个tick */LED1_OFF;     vTaskDelay(500);    /* 延时500个tick */	 		}
}

        其中while(1)的作用，任务必须是一个死循环，否则任务将通过 LR 返回，如果 LR 指向了非法的内存就会产生 HardFault_Handler，而 FreeRTOS 指向一个死循环，那么任务返回之后就在死循环中执行，这样子的任务是不安全的，所以避免这种情况，任务一般都是死循环并且无返回值的。我们的 AppTaskCreate 任务，执行一次之后就进行删除，则不影响系统运行，所以，只执行一次的任务在执行完毕要记得及时删除。

        vTaskDelay(500);的作用任务里面的延时函数必须使用 FreeRTOS 里面提供的延时函数，并不能使用我们裸机编程中的那种延时。这两种的延时的区别是 FreeRTOS 里面的延时是阻塞延时，即调用 vTaskDelay()函数的时候，当前任务会被挂起，调度器会切换到其它就绪的任务，从而实现多任务。如果还是使用裸机编程中的那种延时，那么整个任务就成为了一个死循环，如果恰好该任务的优先级是最高的，那么系统永远都是在这个任务中运行，比它优先级更低的任务无法运行，根本无法实现多任务。

2.2  空闲任务与定时器任务堆栈函数实现

        当我们使用了静态创建任务的时候，configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 这个宏定义必须为 1 （在 FreeRTOSConfig.h 文 件 中 ） ， 并且我们需要实现两个函数 ：vApplicationGetIdleTaskMemory()与 vApplicationGetTimerTaskMemory()，这两个函数是用户设定的空闲（Idle）任务与定时器（Timer）任务的堆栈大小，必须由用户自己分配，而不能是动态分配：

/* 空闲任务任务堆栈 */ 
static StackType_t Idle_Task_Stack[configMINIMAL_STACK_SIZE]; 
/* 定时器任务堆栈 */ 
static StackType_t Timer_Task_Stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH]; /* 空闲任务控制块 */ 
static StaticTask_t Idle_Task_TCB; 
/* 定时器任务控制块 */ 
static StaticTask_t Timer_Task_TCB;/************************************************************************* @brief  获取空闲任务的任务堆栈和任务控制块内存*					ppxTimerTaskTCBBuffer	:		任务控制块内存*					ppxTimerTaskStackBuffer	:	任务堆栈内存*					pulTimerTaskStackSize	:		任务堆栈大小* @author  fire* @version V1.0* @date    2018-xx-xx***********************************************************************/ 
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer=&Idle_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxIdleTaskStackBuffer=Idle_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE;/* 任务堆栈大小 */
}/************************************************************************ @brief  获取定时器任务的任务堆栈和任务控制块内存*					ppxTimerTaskTCBBuffer	:		任务控制块内存*					ppxTimerTaskStackBuffer	:	任务堆栈内存*					pulTimerTaskStackSize	:		任务堆栈大小* @author  fire* @version V1.0* @date    2018-xx-xx***********************************************************************/ 
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer=&Timer_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxTimerTaskStackBuffer=Timer_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;/* 任务堆栈大小 */
}

2.3  定义任务栈

        当前我们只创建了一个任务，当任务进入延时的时候，因为没有另外就绪的用户任务，那么系统就会进入空闲任务，空闲任务是 FreeRTOS 系统自己启动的一个任务，优先级最低。当整个系统都没有就绪任务的时候，系统必须保证有一个任务在运行，空闲任务就是为这个设计的。当用户任务延时到期，又会从空闲任务切换回用户任务。

        在 FreeRTOS 系统中，每一个任务都是独立的，他们的运行环境都单独的保存在他们的栈空间当中。那么在定义好任务函数之后，我们还要为任务定义一个栈，目前我们使用的是静态内存，所以任务栈是一个独立的全局变量：

/* AppTaskCreate任务任务堆栈 */
static StackType_t AppTaskCreate_Stack[128];
/* LED任务堆栈 */
static StackType_t LED_Task_Stack[128];

        任务的栈占用的是 MCU 内部的 RAM，当任务越多的时候，需要使用的栈空间就越大，即需要使用的 RAM 空间就越多。一个 MCU 能够支持多少任务，就得看你的 RAM 空间有多少。

        在大多数系统中需要做栈空间地址对齐，在 FreeRTOS 中是以 8 字节大小对齐，并且会检查堆栈是否已经对齐，其中 portBYTE_ALIGNMENT 是在 portmacro.h 里面定义的一个宏，其值为 8，就是配置为按 8 字节对齐，当然用户可以选择按 1、2、4、8、16、32 等字节对齐，目前默认为 8：

#define portBYTE_ALIGNMENT 8#if portBYTE_ALIGNMENT == 8
#define portBYTE_ALIGNMENT_MASK ( 0x0007 )
#endifpxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 );
pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack ) &
( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );/* 检查计算出的堆栈顶部的对齐方式是否正确。 */
configASSERT( ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack &
( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) == 0UL ) );

2.4  定义任务控制块

        定义好任务函数和任务栈之后，我们还需要为任务定义一个任务控制块，通常我们称这个任务控制块为任务的身份证。在 C代码上，任务控制块就是一个结构体，里面有非常多的成员，这些成员共同描述了任务的全部信息：

/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t AppTaskCreate_TCB;
/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t LED_Task_TCB;

2.5  静态创建任务

        一个任务的三要素是任务主体函数，任务栈，任务控制块，那么怎么样把这三个要素联合在一起？FreeRTOS 里面有一个叫静态任务创建函数 xTaskCreateStatic()，它就是干这个活的。它将任务主体函数，任务栈（静态的）和任务控制块（静态的）这三者联系在一起，让任务可以随时被系统启动：

   /* 创建 AppTaskCreate 任务 */AppTaskCreate_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)AppTaskCreate,		//任务函数(const char* 	)"AppTaskCreate",		//任务名称(uint32_t 		)128,	//任务堆栈大小(void* 		  	)NULL,				//传递给任务函数的参数(UBaseType_t 	)3, 	//任务优先级(StackType_t*   )AppTaskCreate_Stack,	//任务堆栈(StaticTask_t*  )&AppTaskCreate_TCB);	//任务控制块   if(NULL != AppTaskCreate_Handle)/* 创建成功 */vTaskStartScheduler();   /* 启动任务，开启调度 */

(TaskFunction_t)AppTaskCreate：任务入口函数，即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。

(const char*)"AppTaskCreate"：任务名字，字符串形式，最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的 configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。

(uint32_t)128：任务堆栈大小，单位为字，在 32 位的处理器下（STM32），一个字等于 4 个字节，那么任务大小就为 128 * 4 字节。

(void*)NULL：任务入口函数形参，不用的时候配置为 0 或者 NULL 即可。

(UBaseType_t)3：任务 的优 先级 。优 先级 范围 根 据 FreeRTOSConfig.h 中 的 宏 configMAX_PRIORITIES 决定，如果使能 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION，这个宏定义，则最多支持 32 个优先级；如果不用特殊方法查找下一个运行的任务，那么则不强制要求限制最大可用优先级数目。

在 FreeRTOS中，数值越大优先级越高，0 代表最低优先级。

(StackType_t*)LED_Task_Stack：任务栈起始地址，只有在使用静态内存的时候才需要提供，在使用动态内存的时候会根据提供的任务栈大小自动创建。

(StaticTask_t*)&LED_Task_TCB)：任务控制块指针，在使用静态内存的时候，需要给任务初始化函数 xTaskCreateStatic()传递预先定义好的任务控制块的指针。在使用动态内存的时候，任务创建函数 xTaskCreate()会返回一个指针指向任务控制块，该任务控制块是 xTaskCreate()函数里面动态分配的一块内存。

2.6  启动任务

        当任务创建好后，是处于任务就绪（Ready），在就绪态的任务可以参与操作系统的调度。但是此时任务仅仅是创建了，还未开启任务调度器，也没创建空闲任务与定时器任务（如果使能了 configUSE_TIMERS 这个宏定义），那这两个任务就是在启动任务调度器中实现，每个操作系统，任务调度器只启动一次，之后就不会再次执行了，FreeRTOS 中启动任务调度器的函数是 vTaskStartScheduler()，并且启动任务调度器的时候就不会返回，从此任务管理都由FreeRTOS管理，此时才是真正进入实时操作系统中的第一步：

    vTaskStartScheduler();   /* 启动任务，开启调度 */

2.7  完整main函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "LED.h"
#include "Usart.h"#include "Delay.h"#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"/**************************** 任务句柄 ********************************/
/* * 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么* 这个句柄可以为NULL。*//* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle;
/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t LED_Task_Handle;		/* AppTaskCreate任务任务堆栈 */
static StackType_t AppTaskCreate_Stack[128];
/* LED任务堆栈 */
static StackType_t LED_Task_Stack[128];/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t AppTaskCreate_TCB;
/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t LED_Task_TCB;/* 空闲任务任务堆栈 */
static StackType_t Idle_Task_Stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
/* 定时器任务堆栈 */
static StackType_t Timer_Task_Stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];/* 空闲任务控制块 */
static StaticTask_t Idle_Task_TCB;	
/* 定时器任务控制块 */
static StaticTask_t Timer_Task_TCB;static void AppTaskCreate(void);
static void LED_Task(void* pvParameters);/* LED_Task任务实现 */
static void All_Function_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//*** 使用了静态分配内存，以下这两个函数是由用户实现，函数在task.c文件中有引用*	当且仅当 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 这个宏定义为 1 的时候才有效*/
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize);void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize);int main(void)
{All_Function_Init();while (1){/* 创建 AppTaskCreate 任务 */AppTaskCreate_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)AppTaskCreate,		//任务函数(const char* 	)"AppTaskCreate",		//任务名称(uint32_t 		)128,	//任务堆栈大小(void* 		  	)NULL,				//传递给任务函数的参数(UBaseType_t 	)3, 	//任务优先级(StackType_t*   )AppTaskCreate_Stack,	//任务堆栈(StaticTask_t*  )&AppTaskCreate_TCB);	//任务控制块   if(NULL != AppTaskCreate_Handle)/* 创建成功 */vTaskStartScheduler();   /* 启动任务，开启调度 */}
}static void AppTaskCreate(void)
{taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */LED_Task_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)LED_Task,		//任务函数(const char* 	)"LED_Task",		//任务名称(uint32_t 		)128,					//任务堆栈大小(void* 		  	)NULL,				//传递给任务函数的参数(UBaseType_t 	)4, 				//任务优先级(StackType_t*   )LED_Task_Stack,	//任务堆栈(StaticTask_t*  )&LED_Task_TCB);	//任务控制块   if(NULL != LED_Task_Handle)/* 创建成功 */printf("LED_Task任务创建成功!\n");elseprintf("LED_Task任务创建失败!\n");vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}//所有板子上的初始化均可放在这个函数里面
static void All_Function_Init(void)
{/** STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。*/NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );/* LED 初始化 */LED_GPIO_Config();/* 串口初始化	*/USART_Config();
}// LED_Task任务主体
static void LED_Task(void* parameter)
{	while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500);    /* 延时500个tick */LED1_OFF;     vTaskDelay(500);    /* 延时500个tick */	 		}
}/************************************************************************* @brief  获取空闲任务的任务堆栈和任务控制块内存*					ppxTimerTaskTCBBuffer	:		任务控制块内存*					ppxTimerTaskStackBuffer	:	任务堆栈内存*					pulTimerTaskStackSize	:		任务堆栈大小* @author  fire* @version V1.0* @date    2018-xx-xx***********************************************************************/ 
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer=&Idle_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxIdleTaskStackBuffer=Idle_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE;/* 任务堆栈大小 */
}/************************************************************************ @brief  获取定时器任务的任务堆栈和任务控制块内存*					ppxTimerTaskTCBBuffer	:		任务控制块内存*					ppxTimerTaskStackBuffer	:	任务堆栈内存*					pulTimerTaskStackSize	:		任务堆栈大小* @author  fire* @version V1.0* @date    2018-xx-xx***********************************************************************/ 
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer=&Timer_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxTimerTaskStackBuffer=Timer_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;/* 任务堆栈大小 */
}

        为了方便看到效果我在LED的任务中加入了打印当前状态的程序，如下正常运行： 

        需要注意在使用静态创建任务的时候必须将FreeRTOSConfig.h 中的configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 宏配置为 1。

完整代码：

基于STM32F103ZET6的FreeRTOS静态任务创建模版资源-CSDN文库

FreeRTOS实时操作系统_时光の尘的博客-CSDN博客

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