Freertos任务切换

一、操作系统进行任务切换的时机:

在这里插入图片描述采用信号量实现任务的互斥:
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二、FreeRTOS 任务切换场合

PendSV 中断的时候提到了上下文(任务)切换被触发的场合:
● 可以执行一个系统调用
● 系统滴答定时器(SysTick)中断。

1、执行系统调用
执行系统调用就是执行 FreeRTOS系统提供的相关API函数,比如任务切换函数 taskYIELD(),
FreeRTOS 有些 API 函数也会调用函数 taskYIELD(),这些 API 函数都会导致任务切换,这些 API 函数和任务切换函数 taskYIELD()都统称为系统调用。

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2、系统滴答定时器(SysTick)中断
在这里插入图片描述(1)、关闭中断
(2)、通过向中断控制和壮态寄存器 ICSR 的 bit28 写入 1 挂起 PendSV 来启动 PendSV 中断。这样就可以在 PendSV 中断服务函数中进行任务切换了。
(3)、打开中断。

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三、查找下一个要运行的任务

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(1)、如果调度器挂起那就不能进行任务切换。
(2)、调用函数 taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()获取下一个要运行的任务。
taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()本质上是一个宏,在 tasks.c 中有定义。
FreeRTOS 中查找下一个要运行的任务有两种方法:一个是通用的方法,另外一个就是使用
硬件的方法,这个在我们讲解 FreeRTOSCofnig.h 文件的时候就提到过了,至于选择哪种方法通
过宏 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 来决定的。当这个宏为 1 的时候就使
用硬件的方法,否则的话就是使用通用的方法
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四、Freertos时间片调度

FreeRTOS 支持多个任务同时拥有一个优先级,这些任务的调度是一个值得考虑的问题。在 FreeRTOS 中允许一个任务运行一个时间片(一个时钟节拍的长度)后让出 CPU 的使用权,让拥有同优先级的下一个任务运行,至于下一个要运行哪个任务?FreeRTOS 中的这种调度方法就是时间片调度。展示了运行在同一优先级下的执行时间图,在优先级 N 下有 3 个就绪的任务。
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1、任务 3 正在运行。
2、这时一个时钟节拍中断(滴答定时器中断)发生,任务 3 的时间片用完,但是任务 3 还
没有执行完。
3、FreeRTOS 将任务切换到任务 1,任务 1 是优先级 N 下的下一个就绪任务。
4、任务 1 连续运行至时间片用完。
5、任务 3 再次获取到 CPU 使用权,接着运行。
6、任务 3 运行完成,调用任务切换函数 portYIELD()强行进行任务切换放弃剩余的时间片,
从而使优先级 N 下的下一个就绪的任务运行。
7、FreeRTOS 切换到任务 1。
8、任务 1 执行完其时间片。
要使用时间片调度的话宏 configUSE_PREEMPTION 和宏 configUSE_TIME_SLICING 必须
为 1。时间片的长度由宏 configTICK_RATE_HZ 来确定,一个时间片的长度就是滴答定时器的
中断周期,比如本教程中 configTICK_RATE_HZ 为 1000,那么一个时间片的长度就是 1ms。时
间片调度发生在滴答定时器的中断服务函数中,前面讲解滴答定时器中断服务函数的时候说了
在中断服务函数 SysTick_Handler()中会调用 FreeRTOS 的 API 函数 xPortSysTickHandler(),而函
数 xPortSysTickHandler() 会 引 发 任 务 调 度 , 但 是 这 个 任 务 调 度 是 有 条 件 的 , 函 数
xPortSysTickHandler()如下:
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上述代码中红色部分表明只有函数 xTaskIncrementTick()的返回值不为 pdFALSE 的时候就
会进行任务调度!查看函数 xTaskIncrementTick()会发现有如下条件编译语句:
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(1)、当宏 configUSE_PREEMPTION 和宏 configUSE_PREEMPTION 都为 1 的时候下面的
代码才会编译。所以要想使用时间片调度的话这这两个宏都必须为 1,缺一不可!
(2)、判断当前任务所对应的优先级下是否还有其他的任务。
(3)、如果当前任务所对应的任务优先级下还有其他的任务那么就返回 pdTRUE。
从上面的代码可以看出,如果当前任务所对应的优先级下有其他的任务存在,那么函数
xTaskIncrementTick() 就 会 返 回 pdTURE , 由 于 函 数 返 回 值 为 pdTURE 因 此 函 数
xPortSysTickHandler()就会进行一次任务切换。

五、Freertos 查找watchdog 卡在哪个任务

在vTaskSwitchContext函数中
在taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()后面
点灯 uxTopReadyPriority //可以点最后一个任务切到哪里去
再配合各个中断的位置点灯

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