FreeRTOS中的任务实现

任务函数的调用

  1. 硬件初始化
  2. 初始化与任务相关的列表
  3. 创建任务 xTaskCreateStatic
  4. 添加任务到就绪列表
  5. 启动调度器
  6. for 循环让任务死循环

实现具体的函数

任务的定义与任务切换的实现

实现任务创建函数

任务的栈，任务的函数实体，实现任务控制块的创建和联系。

静态创建，configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 在 FreeRTOSConfig.h 中定义，配置为 1。（静态创建）

xTaskCreateStatic() 函数

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TaskHandle_t xTaskCreateStatic(
    TaskFunction_t xx,           // 任务入口
    const char * const xx,       // 任务名称，字符串形式
    const uint32_t xx,           // 任务栈大小
    void * const xx,             // 任务形参
    StackType_t * const xx,      // 任务句柄
    TCB_t * const xx             // 任务控制块
);

静态创建任务，内嵌 prvInitialiseNewTask 函数。

  • TaskFunction_t：任务函数本身（在 projdefs.h 中重定义的空指针）。任务运行时执行此函数，任务函数必须符合 void* 类型。
  • 运行传参：将函数指针传递给调度器，许多任务的具体实现不同，调度器运行时只需调用不同的任务函数，编译不需要硬编码不同的函数，否则调度器需要知道函数的具体实现，将函数的实现拷贝到调度器中。指针容易被赋值。
  • tskTaskControlBlock：任务的控制块，任务的状态和各种与调度相关的信息，是 FreeRTOS 调度器用来管理任务的核心结构 (tcb_t)。

TCB 并不直接暴露给用户，而是通过 TaskHandle_t 来间接访问

  • TaskHandle_t：任务句柄，在任务创建时获取，提供给用户，方便任务的挂起、恢复、删除等操作 (tcb_t)。
  • TaskFunction_t：void* 类型，任务函数类型。

prvInitialiseNewTask() 函数

用于初始化新任务的 TCB 和相关数据结构。

参数设置

  • 任务入口
  • 任务名称
  • 任务栈大小
  • 任务形参
  • 任务句柄
  • 任务控制块指针

获取栈顶地址

（传入的 任务控制块指针（此函数参数）内部的 栈起始地址 加上 栈大小（此函数参数）减 1 作为栈顶地址（被重定义过的整型变量））

  • 向下做 8 字节对齐

将任务的名字存储在 TCB 中

  • 字符串长度小于 configMAX_TASK_NAME_LEN 的情况下递增循环
  • 储存在 xTaskCreateStatic() 函数中控制块索引指针中
  • 若出现 0x00（即以 '/0' 结尾则退出）
  • 强行给最大长度的前一位置 0

初始化 TCB 中的 xStateListItem （任务节点）

  • 使用 vListInitialiseItem 函数初始化链表项 xStateListItem
  • 使用 listSET_LIST_ITEM_OWNER 配置 xStateListItem 的拥有者项

调用函数初始化任务栈，并更新栈顶指针

  • 调用 pxPortInitialiseStack() 函数初始化任务栈，并更新栈顶指针
  • 任务句柄指向任务控制块

pxPortInitialiseStack() 函数

它的主要作用是为新创建的任务设置初始的栈状态（上文初始化栈状态时用到），以便任务能够正确地开始执行。确保栈的顶部包含正确的初始值。（存储的内容在异常发生时会自动加载到 CPU）

参数

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StackType_t *pxTopOfStack,  // 栈顶指针
TaskFunction_t pxCode,      // 任务入口函数
void *pvParameters          // 任务形参

初始化栈

  • xPSR 的 bit24 必须置 1（thumb 模式）
  • 任务的入口地址（这个函数在内存中的地址）

    当任务被创建时，FreeRTOS 会将任务入口地址（即任务函数的地址）保存到任务栈中，以便在任务切换时能够恢复这个地址并开始执行任务。

  • 任务的返回地址

    它是在任务执行过程中保存的，用于在任务切换时恢复任务的执行状态。不过 FreeRTOS 会将 PC 设置为 prvTaskExitError，而不是返回到任务的调用位置。这是为了确保任务结束后不会继续执行不应执行的代码。
    FreeRTOS 中的任务函数通常是一个无限循环。

  • R12, R3, R2 和 R1 默认初始化为 0。