FreeRTOS笔记（六）列表与任务控制块

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上一文链接：FreeRTOS笔记（五）任务状态

01 - 列表

  上一文提及到，任务具有多种状态，例如就绪、运行、阻塞等等，如果有多个任务都处于某一状态，例如就绪态，那么这些任务就需要排队等待处理，于是这些任务就组成了一个列表，一个简单的列表看起来应该是这样的。

  这个列表谁来创建、谁来使用？就是FreeRTOS系统，它负责创建、使用和维护列表，这个过程对开发人员是透明的，目的是实现多任务并发进行。
  列表是被设计用来跟踪任务，底层是一个数据结构，实际上是一个列表头，它的定义如下：

typedef struct xLIST
{
    listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE                //检查完整性
    configLIST_VOLATILE UBaseType_t uxNumberOfItems;    //该列表中有多少个列表项
    ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;           //当前指向的列表
    MiniListItem_t xListEnd;                            //列表中最后一个列表项
    listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE               //检查完整性
} List_t;

  其中指针ListItem_t*指向当前的列表项，迷你列表项MiniListItem_t用于表示列表的结束，概念上和链表头类似，不过列表头存放着更多的信息。

列表

链表

  任务的每一个状态都会有一个列表（运行态除外，因为每次只有一个运行态，不存在排队），比如就绪态列表、阻塞态列表等等，FreeRTOS就是去管理这些列表，以达到多任务的并发执行，可以在stasks.c中看到这些列表的创建：

//就绪列表和阻塞列表
PRIVILEGED_DATA static List_t pxReadyTasksLists[ configMAX_PRIORITIES ];//就绪列表
PRIVILEGED_DATA static List_t xDelayedTaskList1;                        //延迟列表1
PRIVILEGED_DATA static List_t xDelayedTaskList2;                        //延迟列表2
PRIVILEGED_DATA static List_t xPendingReadyList;                        //暂存列表

#if( INCLUDE_vTaskDelete == 1 )
    PRIVILEGED_DATA static List_t xTasksWaitingTermination;             //僵尸列表
#endif

#if ( INCLUDE_vTaskSuspend == 1 )
    PRIVILEGED_DATA static List_t xSuspendedTaskList;                   //挂起列表
#endif

  现在我们关心列表项是些什么内容？列表项的定义如下：

struct xLIST_ITEM
{
    listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE           //检查列表完整性
    configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;          //列表值，用于排序
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;     //下一个列表项指针
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious; //前一个列表项指针
    void * pvOwner;                                     //该列表项属于哪一个TCB
    void * configLIST_VOLATILE pvContainer;             //该列表项属于哪一个列表
    listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE          //检查列表完整性
};
typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t;                   //类型改名

/*迷你列表项*/
struct xMINI_LIST_ITEM
{
    listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE           //检查列表完整性
    configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;          //列表值，用于排序
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;     //下一个列表项指针
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious; //前一个列表项指针
};
typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;          //类型改名

  所谓的迷你列表项，其实就是少了几个成员，因为迷你列表项表示列表的结束位置，不需要太多的成员。能够看出，多个列表项其实组成了一个双向链表，而列表头中指向该双向链表的某一个列表项和最后一个列表项，只要有列表头，就可以实现增删查改的功能，从而实现多任务的并发执行

02 - 列表与任务控制块

  列表项中一个非常重要的成员是pvOwner，它指向列表项所属的任务控制块TCB，何为TCB？简单理解为储存任务特性的结构，任务具有状态、堆栈、优先级等特性，这些特性需要储存起来供系统使用，比如根据优先级进行任务切换等等，储存的结构就称为TCB，TCB应该是操作系统中最大的一个结构体了，包含着非常多的信息，列表和TCB的关系如下（部分指针没有画出，以免过乱）：

03 - 总结

• 任务状态的每一次改变，都会进入对应的状态列表
• 列表的本质其实就是双向链表，列表项的内容有TCB指针，next指针等
• FreeRTOS负责维护和处理状态列表以达到多任务并发执行