STM32F1+HAL库+FreeTOTS学习3——任务创建（动态和静态两种）

STM32F1+HAL库+FreeTOTS学习3——任务创建（动态和静态两种）

  • 任务创建API函数
  • 任务创建流程
  • 代码实现
    • 1. 动态任务创建和删除
    • 2. 静态任务创建和删除

上期我们学习了STM32移植FreeRTOS搭建基准工程，现在我们来学习任务创建

任务创建API函数

前面我们了解到，FreeRTOS相对于裸机开发，最大的不同在与支持多任务同时运行，那么FreeRTOS上运行多少个任务，任务运行的优先级、堆栈大小，这些都是怎么确定？当然是我们自己去创建任务，自己确定。。。。。。。

FreeRTOS的任务创建删除本质就是调用FreeRTOS的API函数，分为动态创建和静态创建两种：

  • 动态创建的任务，由FreeRTOS自己从管理的堆栈中分配，用户只需要确定堆栈大小即可。
  • 静态创建的任务，由用户自己定义堆栈，将定义好的堆栈分配给任务。这部分堆栈由用户控制和管理，不受FreeRTOS的管控。

具体API函数如下：

  1. 动态创建任务函数
BaseType_t xTaskCreate
( 	TaskFunction_t 				pxTaskCode,		/* 指向任务函数的指针 */					const char * const 				pcName, 		/* 任务名字，最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN */
	const 	configSTACK_DEPTH_TYPE 		usStackDepth, 	/* 任务堆栈大小，注意字为单位 */
	void * const 					pvParameters,	/* 传递给任务函数的参数 */
	UBaseType_t 					uxPriority,		/* 任务优先级，范围：0 ~ configMAX_PRIORITIES - 1 */
	TaskHandle_t * const 			pxCreatedTask 	/* 任务句柄，就是任务的任务控制块 */
);

/*
返回值为：pdPASS ，表示创建成功
返回值为：errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY，表示创建失败
*/
  1. 静态创建任务
TaskHandle_t xTaskCreateStatic
(
    	TaskFunction_t		pxTaskCode,				/* 指向任务函数的指针 */
    	const char * const		pcName,				/* 任务函数名 */
    	const uint32_t			ulStackDepth, 			/* 任务堆栈大小注意字为单位 */
    	void * const			pvParameters, 			/* 传递的任务函数参数 */
    	UBaseType_t			uxPriority, 				/* 任务优先级 */
    	StackType_t * const		puxStackBuffer, 			/* 任务堆栈，一般为数组，由用户分配 */
    	StaticTask_t * const		pxTaskBuffer				/* 任务控制块指针，由用户分配 */
); 

/*
返回值为NULL：表示任务创建失败
返回值为其他值：任务句柄，任务创建成功
*/
  1. 任务删除函数
  • 被删除的任务将从就绪态任务列表、阻塞态任务列表、挂起态任务列表和事件列表中移除。
  • 当传入的参数为NULL，则代表删除任务自身（当前正在运行的任务）
  • 空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存，但是由用户在任务删除前申请的内存， 则需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄露
void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete);

/*
参数为待删除任务的句柄，用于删除已
*/

任务创建流程

动态创建任务函数创建流程：

  1. 将宏configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 配置为 1
  2. 定义函数入口参数
  3. 编写任务函数
  4. 完成以上三个步骤即可完成一个任务的动态创建，任务创建完毕后任务会立刻进入就绪状态，由任务调度器控制并运行，内部实现方法如下：

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

静态创建任务使用流程

  1. 需将宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 配置为 1
  2. 定义空闲任务&定时器任务的任务堆栈及TCB
  3. 实现两个接口函数：vApplicationGetIdleTaskMemory( ) 和vApplicationGetTimerTaskMemory ( )
  4. 定义函数入口参数
  5. 编写任务函数
  6. 任务创建完毕后任务会立刻进入就绪状态，由任务调度器控制并运行，内部实现方法如下：
    在这里插入图片描述

删除任务流程

  1. 使用删除任务函数，需将宏INCLUDE_vTaskDelete 配置为 1
  2. 入口参数输入需要删除的任务句柄（NULL代表删除本身）
  3. 内部实现方式如下：
    在这里插入图片描述

代码实现

1. 动态任务创建和删除

  1. 在main.c中调用如下函数，进入FreeRTOS操作系统。
	freertos_demo();
  1. 在freertos_demo.c里面编写动态任务创建，并编写任务功能函数


#include "freertos_demo.h"
#include "main.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/

/* START_TASK 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define START_TASK_PRIO 1                   /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler;  /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters);        /* 任务函数 */

/* TASK1 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

/* TASK2 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK2_PRIO      3                   /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task2Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

/******************************************************************************************************/

/* LCD刷屏时使用的颜色 */


/**
 * @brief       FreeRTOS例程入口函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void freertos_demo(void)
{

    
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"start_task",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */
    vTaskStartScheduler();		//开启任务调度
}

/**
 * @brief       start_task
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           /* 进入临界区，关闭中断，此时停止任务调度*/
    /* 创建任务1 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
                (const char*    )"task1",
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK1_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);
    /* 创建任务2 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
                (const char*    )"task2",
                (uint16_t       )TASK2_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK2_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task2Task_Handler);
    vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
    taskEXIT_CRITICAL();            /* 退出临界区，重新开启中断，开启任务调度 */
}

/**
 * @brief       task1
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task1(void *pvParameters)
{
    
    while(1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);  
		 printf("task1 start\r\n");
		 /* LED0闪烁 */
        vTaskDelay(1000);                                               /* 延时1000ticks */
    }
}

/**
 * @brief       task2
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task2(void *pvParameters)
{
    float float_num = 0.0;
    
    while(1)
    {
        float_num += 0.01f;                         /* 更新数值 */
        printf("float_num: %0.4f\r\n", float_num);  /* 打印数值 */
		 printf("task2 start\r\n");
        vTaskDelay(1000);                           /* 延时1000ticks */
    }
}

2. 静态任务创建和删除

  1. 动态任务创建
    在main.c中调用如下函数，进入FreeRTOS操作系统。
	freertos_demo();
  1. 在freertos_demo.c里面编写静态任务创建，并编写任务功能函数


#include "freertos_demo.h"
#include "main.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/

/* START_TASK 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define START_TASK_PRIO 1                  				 /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                				 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler; 				 /* 任务句柄 */
StackType_t   StartTask_Stack[START_STK_SIZE];	 /*任务堆栈*/
StaticTask_t   StartTask_TCB;  						/*任务控制块*/
void start_task(void *pvParameters);       				 /* 任务函数 */

/* TASK1 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
StackType_t   Task1_Stack[TASK1_STK_SIZE];	 /*任务堆栈*/
StaticTask_t   Task1_TCB;  						/*任务控制块*/
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

/* TASK2 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK2_PRIO      3                   /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task2Task_Handler;  /* 任务句柄 */
StackType_t   Task2_Stack[TASK2_STK_SIZE];	 /*任务堆栈*/
StaticTask_t   Task2_TCB;  						/*任务控制块*/
void task2(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

/******************************************************************************************************/

/* 空闲任务内存分配*/
StaticTask_t idle_task_tcb;
StackType_t  idle_task_stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];

void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,  //任务控制块内存
											 StackType_t  ** ppxIdleTaskStackBuffer,
											 uint32_t * pulIdleTaskStackSize ) /*lint !e526 Symbol not defined as it is an application callback. */
{
	* ppxIdleTaskTCBBuffer = &idle_task_tcb;
	* ppxIdleTaskStackBuffer = idle_task_stack;
	* pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
}

/* 软件定时器内存分配*/
StaticTask_t timer_task_tcb;
StackType_t  timer_task_stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];
void vApplicationGetTimerTaskMemory( StaticTask_t ** ppxTimerTaskTCBBuffer,
											  StackType_t ** ppxTimerTaskStackBuffer,
											  uint32_t * pulTimerTaskStackSize )
{
	* ppxTimerTaskTCBBuffer = &timer_task_tcb;
	* ppxTimerTaskStackBuffer = timer_task_stack;
	* pulTimerTaskStackSize = configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;
}


/**
 * @brief       FreeRTOS例程入口函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */

void freertos_demo(void)
{
	//静态创建任务函数，返回值为任务句柄
	
	StartTask_Handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t) start_task,	//指向任务函数的指针
                                    (const char * const)"start_task", 			//任务函数名
                                    (const uint32_t) START_STK_SIZE,		//任务堆栈大小，单位为字节
                                    (void * const) NULL,					//传递的任务函数参数
                                    (UBaseType_t) START_TASK_PRIO,		//任务优先级
                                    (StackType_t * const) StartTask_Stack,		//任务堆栈，一般为数组，用户自己分配
                                    (StaticTask_t * const) &StartTask_TCB );		//任务控制块指针，由用户分配				
    vTaskStartScheduler();		//开启任务调度
												
}

/**
 * @brief       start_task
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           /* 进入临界区，关闭中断，此时停止任务调度*/
    /* 创建任务1，静态的方式 */
	Task1Task_Handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t			) task1,		//指向任务函数的指针
														( char * 	) "task1", 	//任务函数名
														( uint32_t		) TASK1_STK_SIZE,	//任务堆栈大小，单位为字节
														(void * 			) NULL,	//传递的任务函数参数
														(UBaseType_t			) TASK1_PRIO,			//任务优先级
														(StackType_t * 	) Task1_Stack,	//任务堆栈，一般为数组，用户自己分配
														(StaticTask_t * ) &Task1_TCB );	//任务控制块指针，由用户分配
														    /* 创建任务2，静态的方式 */
	Task2Task_Handler = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t			) task2,		//指向任务函数的指针
														( char * 	) "task2", 	//任务函数名
														( uint32_t		) TASK2_STK_SIZE,	//任务堆栈大小，单位为字节
														(void * 			) NULL,	//传递的任务函数参数
														(UBaseType_t			) TASK2_PRIO,			//任务优先级
														(StackType_t * 	) Task2_Stack,	//任务堆栈，一般为数组，用户自己分配
														(StaticTask_t * ) &Task2_TCB );	//任务控制块指针，由用户分配
    vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
    taskEXIT_CRITICAL();            /* 退出临界区，重新开启中断，开启任务调度 */
}

/**
 * @brief       task1
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task1(void *pvParameters)
{
    
    while(1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);  
		 printf("task1 start\r\n");
		 /* LED0闪烁 */
        vTaskDelay(1000);                                               /* 延时1000ticks */
    }
}

/**
 * @brief       task2
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task2(void *pvParameters)
{
    float float_num = 0.0;
    
    while(1)
    {
        float_num += 0.01f;                         /* 更新数值 */
        printf("float_num: %0.4f\r\n", float_num);  /* 打印数值 */
		 printf("task2 start\r\n");
        vTaskDelay(1000);                           /* 延时1000ticks */
    }
}

静态实现和动态实现的代码作用是一样的，这里统一解释以下：

  1. 创建了一个开始任务，在开始任务中创建任务1和任务2，创建完成后删除开始任务。
  2. 任务1执行LED闪烁，周期为1S
  3. 任务2执行串口打印，每一秒打一次信息。

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四、赛后真题解析 比赛赛后将提供免费直播讲解&#xff0c;主讲人&#xff1a;待定。时间&#xff1a;07 月 13 日&#xff08;比赛当日&#xff09;晚 21 时。观看直播地址&#xff1a;第3场蓝桥算法季度赛赛后题解直播 - 蓝桥云课 - 哔哩哔哩直播&#xff0c;二次元弹幕直播…
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