FreeRTOS实时内核使用指南-中文.pdf

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第一章 任务管理 Designed For Micr。 contr。11ers; 概览 附录中提供了使用 源代码的实用信息 小型多任务嵌入式系统简介 不同的多任务系统有不同的侧重点。以工作站和桌面电脑为例: ·早期的处理器非常昂贵,所以那时的多任务用于实现在单处理器上支持多用户。这 类系统中的调度算法侧重于让每个用户公平共享处理器时间。 随着处理器功能越来越强大,价格却更偏宜,所以每个用户都可以独占一个或多个 处理器。这类系统的调度算法则设计为计用户可以同时运行多个应用程序,而计算 机也不会显得反应迟钝。例如某个用户可能同时运行了一个字处理程序,一个电子 表格,一个邮件客户端和一个 浏览器,并且期望每个应用程序任何时候都能 对输入有足够快的响应时间。 桌面电脑的输入处珒可以归类为软实时。为了保证用户的最佳体验,计算机对每 个输入的响应应当限定在一个恰当的时间范围——但是如果响应时间超岀了限定范闱, 并不会让人觉得这台电脑无法使用。比如说,键盘操作必须在键按下后的某个时间内作 出明显的提示。但如果按键提示超出了这个时间,会使得这个系统看起来响应人慢,而 不致于说这台电脑不能使用。 仅仅从单处理器运行多线程这一点来说,实时嵌入式系统中的多任务与桌面电脑的 多任务从概念上来讲是相似的。但实时嵌入式系统的侧重点却不同于桌面电脑特别 是当嵌入式系统期望提供硬实时行为的时候 硬实时功能必须在给定的时间限制之内完成——如果无法做到即意味着整个系统 的绝对失败。汽车的安全气囊触发机制就是个硬实吋功能的例子。安全气囊在撞击发 生后给定时间限制内必须弹出。如果响应时间超出了这个时间限制,会使得驾驶员受到 伤害,而这原本是可以避免的。 大多数嵌入式系统不仅能满足硬实时要求,也能满足软实时要求。 Designed For Micr。 contr。11ers; 术语说明 在 屮,每个执行线程都被称为仁务。在嵌入式社区屮,对此并没有 个公允的术语,但我更喜欢用任务而不是线程,因为从以前的经验米看,线程具有 更多的特定含义 本章的目的是让读者充分了解: 在应用程序中, 如何为各仟务分配处理时间。 ●在任意给定时刻, 如何选择任务投入运行。 ●任务优先级如何影响系统行为。 ●任务存在哪些状态。 此外,还期望能够让读者解: ●如何实现一个任务。 ●如何创建一个或多个任务的实例 ●如何使用任务参数。 如何改变一个已创建任务的优先级 ●如何删除任务。 ●如何实现周期性处理。 空闲任务何时运行,可以用来干什么 本章所介绍的概念是理解如何使用 的基础,也是理解基于 的应用程序行为方式的基础——因此,本章也是这本书中最为详尽的一章 Designed For Micr。 contr。11ers; 任务函数 任务是由语言数实现的。唯一特别的只是任务的函数原犁,其必须返回 而且带有一个指针参数。其函数原型参见程序清单。 void ATaskFunction( void *pvParameters ) 程序清单任务函数原型 每个任务都是在自己权限氾围内的一个小程序。其具有程序入口,通常会运行在一 个死循环中,也不会退出。一个典型的任务结构如程序清单所示。 仟务不允许以任何方式从实现函数中返回一一它们绝不能有 条 语句,也不能执行到函数末尾。如果一个任务不再需要,可以显式地将其删 除。这也在程序清单展现 个任务函数可以用来创建若干个任务——创建出的任务均是独立的执行实例,拥 有属于自己的栈空间,以及属于自己的自动变量栈变量,即任务函数本身定义的变量。 v。 d ATaskFunction(v。1d* pArameters) /*可以像普通函数一样定义变量。用这个函数创建的每个任务实例都有一个属于自己的 vAria1b1 eExamp1e变 量。但如果 varial1e3 xample被定义为 static,这一点则不成立-这种情况下只存在一个变量,所有的任务实 例将会共享这个变量。 int ivariableExample =0; /*仨务通常实现在一个死循环中。*/ for(ii) /*完成任务功能的代码将放在这里。*/ /*如果任务的具体实现会跳出上面的死循环,则此任务必须在函数运行完之前朋除。传入NUL参数表示删除 的是当前任务* vTaskDelete( NULL 程序清单典型的任务函数结构 Designed For Micr。 contr。11ers; 顶层任务状态 应用程序可以包含多个任务。如果运行应用程序的微控制器只有一个核 那 么在任意给定时间,实际上只会有一个仼务被执行。这就意味着一个任务可以有一个或 两个状态,即运行状态和非运行状态。我们先考虑这种最简单的模型——但请牢记这其 实是过于简单,我们稍后将会看到非运行状态实际上又可划分为若干个子状态。 当某个任务处于运行态时,处理器就正在执行它的代码。当一个任务处于非运行态 时,该任务进行休眠,它的所有状态都被妥善保存,以便在下一次调试器决定让它进入 运行态时可以恢复执行。当任务恢复执行时,其将精确地从离开运行态时正准备执行的 那一条指令开始执行。 A tasks that are Only one task not current can be in the Running are in the Running state at Not Running State any one time Not Running Running 图顶层任务状态及状态转移 任务从非运行态转移到运行态被称为切换入或切入 或交换入 相反,任务从运行态转移到非运行态被称为切换出或切出 或交换出 的调度器是能让任务切入切出的唯一实体。 Designed For Micr。 contr。11ers; 创建任务 函数 创建仟务使用 的数 。这可能是所有数中最 复杂的函数,但不幸的是这也是我们第一个遇到的函数。但我们必须首先掌控任务 因为它们是多任务系统中最基本的组件。本书中的所有示例程序都会用到 ,所以会有人量的例子可以参考。 附录:描述川到的数据类型和命名约定。 portBASE TYPE xTaskCreate( paTASK CODE pvTaskCode const signed port CHAR conist pcName unsigned portSHORT usstackDepth paRameters, unsigned portEASE TYPE uxPriority xTaskHandle *pxCreatedTask 程序清单 函数原犁 表 参数与返回值 参数名 描述 任务只是永不退出的函数,实现常通常是个死循环。参数 只一个指向任务的实现函数的指针效果上仅仅是函数 名 具有描述性的任务名。这个参数不会被 使用。其只是单 纯地用于辅助调试。识别一个具有可读性的名字总是比通过句柄来 识别容易得多。 应用程序可以通过定义常量 来定 义任务名的最大长度——包括结束符。如果传入的字符串长度超 过了这个最大值,字符串将会自动被截断。 Designed For Micr。 contr。11ers; 当任务创建时,内核会分为每个任务分配属于任务自己的唯一状态。 值用于告诉內核为它分配多人的栈空间。 这个值指定的是栈空间可以保存多少个字 ,而不是多少个字 节 比如说,如果是位宽的栈空间,传入的 值为 则将会分配字节的栈空间 。栈深度乘 以栈宽度的结果千万不能超过一个类型变量所能表达的最大 值 应川程序通过定义常量 来决定空闲 任务任用的栈空间大小。在 为微控制器架构提供的 应用程序中,赋予此常量的值是对所有任务的最小建议值 如果你的任务会使用大量栈空间,那么你应当赋予一个更大的值。 没有任何简单的方法可以决定一个任务到底需要多大的栈空间。计 算出来虽然是可能的,但人多数用户会先简单地赋予一个自认为合 理的值,然后利用 提供的特性来确证分配的空间既不欠 缺也不浪费。第六章包括了一些信息,可以知道如何去查询任务使 用了多少栈空问。 仟务函数接受一个指向的指针 的值即 是传递到任务中的值。这篇文档中的一些范例程序将会示范这个参 数可以如何使用。 指定任务执行的优先级。优先级的取值范围可以从最低优先级到 最高优先级 是一个由用户定义的常量。优先级号并没 有上限除了受限于采用的数据类型和系统的有效内存空间,但最 好使用实际需要的最小数值以避免内存浪费。如果 的值 超过了 ,将会导致实际赋给任务的优 先级被自动封顶到最大合法值。 Designed For Micr。 contr。11ers; 用于传出任务的句柄。这个句将在调川中对 该创建出来的任务进行引用,比如改变任务优先级,或者删除任务。 如果应用程序中不会用到这个任务的句枘,则 可以 被设为 返回值 有两个可能的返回值: 表明任务创建成功。 由于内存堆空间不足, 无法分配足够的空间来保存任务 结构数据和任务栈,因此无法创建任务。 第五章将提供更多有关内存管理方面的信息。 例创建任务 附录:包含一些关于示例程序生成工具的信息 本例演示了创建并启动两个任务的必要步骤。这两个任务只是周期性地打印输出字 符串,采用原始的空循环方式来产生周期延迟。两者在创建时指定了相同的优先级,并 且在实现上除输出的字符串外完全一样——程序清单4和程序清单5是这两个任务对应 的实现代码。 Designed For Micr。 contr。11ers;

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    WB 谢谢共享!!!
    2018-08-16
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    llljtyq 谢谢共享!!!!!!!
    2018-08-08
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    weixin_39813721 书籍难得,谢谢共享
    2018-04-05
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    lingjun1015 谢谢共享!!!!!!!
    2018-03-15
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