上一文链接：FreeRTOS笔记（四）初识任务
01 - 任务的状态
任务被创建后，它可能正在运行，可能暂停运行，任务有状态之分是由于调度器的存在，调度器需要决定哪些任务可以去运行，于是在FreeRTOS中任务具有4种状态，分别是就绪态、运行态、阻塞态和挂起态，它们之间的转化关系如下：
4个状态的含义如下：
就绪态：已经可以运行，等待调度器的切入
运行态：正在占用CPU运行
阻塞态：等待某个事件的到来，定时或者同步
挂起态：退出调度系统，调度器不可见，只能使用vTaskSuspend()挂起和vTaskResume()唤醒后进入就绪态
虽然官方文档只描述4个状态，但小白认为应该是5种状态，第5种是僵尸态，指在任务被删除后，其TCB控制块扔保留一段时间，等待内核检查和回收资源，在内核没有处理之前，任务其实并没有被完全删除，但是再也不能被调度器调度，这称为僵尸态，在Linux下的进程是存在僵尸态的，而从FreeRTOS的API中就可以看出，FreeRTOS的任务也存在僵尸态。
要使用eTaskGetState()函数，就要在FreeRTOSConfig.h中配置INCLUDE_eTaskGetState宏为1
#define INCLUDE_eTaskGetState 1
02 - tick时钟和调度器
调度器本身也是一段程序，任务需要调度器安排执行顺序，那么调度器本身就需要被执行，这个执行由一个称为心跳时钟(tick)的中断触发，tick时钟的频率需要在FreeRTOSConfig.h文件中配置，单位是HZ，比如本例程中配置configTICK_RATE_HZ为1000，那么中断频时间是1000/1000 = 1ms，每隔1ms，FreeRTOS就会进入tick中断，触发调度器进行工作。
#define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )
调度器被触发后，会根据事先设定好的调度算法进行工作，FreeRTOS使用的调度算法有优先级抢占式调度和协作式调度：
优先级抢占式调度算法，给每一个任务分配一个优先级，调度器每次都选择优先级最高的任务执行，如果优先级相同，就采用时间片轮流执行，每个任务执行一个时间片后切出，再切入下一个任务。
协作式调度算法，只可能在运行态任务进入阻塞态或是运行态任务显式调用taskYIELD()主动让出CPU时，才会进行上下文切换。
调度算法的配置也是在FreeRTOSConfig.h中进行。
#define configUSE_PREEMPTION 1 //0-协作调度，1-抢占式调度
03 - 任务状态测试
下面用优先级抢占式调度算法来测试一下任务的各种状态，其中挂起和唤醒的API如下：
| 项目 | Value |
|---|---|
| vTaskSuspend() | 挂起一个任务 |
| vTaskResume() | 唤醒一个任务 |
测试内容：一共有5个任务，分别是start和ABCD，start优先级最高，其余优先级递增，任务的工作如下：
start：负责创建另外4个任务，输出所有任务的状态，然后删除自己
A：输出所有任务的状态，打开LED
B：输出所有任务的状态，关闭LED，使用vTaskDelay()阻塞自己
C：输出所有任务的状态使用vTaskDelay()阻塞自己，然后间隔使用vTaskResume唤醒D
D：输出所有任务的状态，使用vTaskSuspend()挂起自己
/* start 任务 */
void start_task(void *pParam)
{
//进入临界区
taskENTER_CRITICAL();
xTaskCreate( (TaskFunction_t)a_task,
(const char*)"a_task",
(uint16_t)A_STACK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)A_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&aTask_Handler
);
xTaskCreate( (TaskFunction_t)b_task,
(const char*)"b_task",
(uint16_t)B_STACK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)B_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&bTask_Handler
);
xTaskCreate( (TaskFunction_t)c_task,
(const char*)"c_task",
(uint16_t)C_STACK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)C_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&cTask_Handler
);
xTaskCreate( (TaskFunction_t)d_task,
(const char*)"d_task",
(uint16_t)D_STACK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)D_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&dTask_Handler
);
print_state("start",eTaskGetState(StartTask_Handler));
print_state("A",eTaskGetState(aTask_Handler));
print_state("B",eTaskGetState(bTask_Handler));
print_state("C",eTaskGetState(cTask_Handler));
print_state("D",eTaskGetState(dTask_Handler));
printf("\r\n");
//退出临界区
taskEXIT_CRITICAL();
//删除自己
vTaskDelete(NULL);
}
/* A 任务 */
void a_task(void *pParam)
{
for(;;)
{
print_all_state("A");
//打开LED
GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);
}
}
/* B 任务 */
void b_task(void *pParam)
{
for(;;)
{
//输出
print_all_state("B");
//关闭LED
GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);
//阻塞自己
vTaskDelay(10);
}
}
/* C 任务 */
void c_task(void *pParam)
{
for(;;)
{
//输出
print_all_state("C");
//阻塞自己
vTaskDelay(10);
//唤醒D
vTaskResume(dTask_Handler);
}
}
/* D 任务 */
void d_task(void *pParam)
{
for(;;)
{
//输出
print_all_state("D");
//挂起自己
vTaskSuspend(NULL);
}
}
其中print_all_state()和print_state()是为了方便输出状态，代码如下：
static void print_state(char *msg,eTaskState state)
{
printf("%s-",msg);
switch(state)
{
case eRunning: printf("run");break;
case eReady: printf("ready");break;
case eBlocked: printf("block");break;
case eSuspended:printf("suspend");break;
case eDeleted: printf("delete");break;
default: printf("5");break;
}
printf(" ");
}
static void print_all_state(char *msg)
{
taskENTER_CRITICAL();
printf("%s:",msg);
print_state("start",eTaskGetState(StartTask_Handler));
print_state("A",eTaskGetState(aTask_Handler));
print_state("B",eTaskGetState(bTask_Handler));
print_state("C",eTaskGetState(cTask_Handler));
print_state("D",eTaskGetState(dTask_Handler));
printf("\r\n");
taskEXIT_CRITICAL();
}
运行结果
因为延迟太短，看不到LED的闪烁，但是从串口可以看出，各个任务有序运行，每个状态都出现了，状态之间的转换几乎在一瞬间，运行时序图可以简述如下：
04 - 总结
- 任务有4种（5种）状态，分别为就绪态、运行态、阻塞态、挂起态（僵尸态）
- 调度器程序在每个tick时钟中断里被执行
- FreeRTOS调度器有两种调度算法，抢占式和协作式