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FreeRTOS 笔记

一、FreeRTOS入门

数据类型

• 在FreeRTOS中，int型从不使用，只使用short和long型。在Cortex-M内核的MCU中，short为16位，long为32位。
• FreeRTOS中详细的数据类型重定义在portmarco.h中实现
• 在编程时，如果用户没有明确规定char的符号类型编译器会默认指定有符号或无符号的一种，所以在freertos中，需要明确指明。在keil中，默认char是无符号的，但是也可以配置成为有符号的。具体实现过程如下：
  
• Free RTOS中，定义变量时常常把变量 的类型当作前缀加在变量上，目的是让用户一看到变量名就知道是什么类型的，比如char会在前面加一个c，unsigned char会加一个前缀uc等等。
• 函数名前面通常也会加前缀，私有函数会加prv；根据返回值加，比如vTaskPrioritySet()返回值为void，在task.c中定义。

二、裸机系统和多任务系统

1.裸机系统

• 裸机系统通常分成轮询系统和前后台系统

轮询系统

• 轮询系统即在裸机编程时，先初始化好相关的硬件，然后让主程序在一个死循环里不断循环，顺序地处理各种事件
• 轮询系统通常只适用于仅需要顺序执行代码切不需要外部事件（按键检测等）来驱动就能完成的事件。

int main()
{
    HardWareInit();//硬件相关初始化
    
    /*无限循环，和while(1)一样*/
    for(;;)
    {
        Task1();//事件一
        
        Task2();//事件二
        
        Task3();//事件三
    }
    
}

• 上述为轮询系统的伪代码。举个例子来说明外部事件对上述系统的影响：假如按键检测在Task3中进行，而此时程序运行到Task1且在Task1中需要运行很长时间，以至于松开按键时还没有执行到Task3，那么Task3就会丢失运行一次

前后台系统

• 相比于轮询系统，前后台系统是在轮询的基础上加上了中断。外部事件的响应在中断中进行，事件的处理还是回到轮询系统中进行，中断被称为前台，而无限循环被称为后台。

int flag1=0;
int flag2=0;
int flag3=0;

int main()
{
    HardWareInit();//硬件相关初始化
    
    for(;;)
    {
        if(flag1)
        {	/*处理事件1*/
            Task1();
        }
        if(flag2)
        {	/*处理事件2*/
            Task2();
        }
        if(flag3)
        {	/*处理事件3*/
            Task3();
        }
    }
}
void ISR1(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag1=1;
    /*如果事件处理时间较短，则在中断中进行，否则回到循环中进行*/
    Task1();
}
void ISR2(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag1=1;
    /*如果事件处理时间较短，则在中断中进行，否则回到循环中进行*/
    Task2();
}
void ISR3(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag1=1;
    /*如果事件处理时间较短，则在中断中进行，否则回到循环中进行*/
    Task3();
}

• 上述是前后台系统的伪代码。前后台系统确保了事件不会丢失，再加上中断具有可嵌套的功能，大大提高了程序的实时响应能力。而缺点也很明显，在大规模的模块使用中，可能会造成中断执行太长，造成多层的中断嵌套，最终可能导致中断栈空间爆掉。 更重要的是：不是所有的中断都是紧急的重要的，很可能各个要处理的模块优先级要大于不紧急的中断处理。这样造成的后果是不但各个Task间不能相互通讯，而且实时模块完全得不到处理，在一个中大型软件项目中，采用此类方法可以说是一种管理的灾难。

2.多任务系统

• 相比于前后台系统，多任务系统的事件响应也是在中断中进行的，但事件的处理是在任务中进行的。任务与中断一样，也有优先级，优先级高的任务会被优先执行。相比于前后台系统，多任务系统的实时性又被提高了。

int flag1=0;
int flag2=0;
int flag3=0;

int main(void)
{
     HardWareInit();//硬件相关初始化
    
    /*RTOS初始化*/
    RTOSInit();
    
    /*RTOS启动*/
    RTOSStart();    
}

void ISR1(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag1=1;
}

void ISR2(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag2=1;
}

void ISR1(void)
{
    /*标志位置1*/
    flag2=1;
}

void Task1(void)
{
    for(;;)
    {
        if(flag1)
        {
            
        }
    }
}

void Task2(void)
{
    for(;;)
    {
        if(flag2)
        {
            
        }
    }
}

void Task3(void)
{
    for(;;)
    {
        if(flag3)
        {
            
        }
    }
}

• 上述是多任务系统的伪代码。

三、数据结构——列表与列表项

• 列表就是所说的链表，列表项就是节点

• 链表最大的作用是通过节点把离散的数据链接起来，组成一个表。为了顺利插入节点，会人为规定一个根节点root_node。

• 链表和数组的区别，链表是通过节点将离散的数据链接成一个表，可以通过节点的删除和插入来实现对数据的 存取，链表是一个圈，没有头尾之分，为了方便才人为规定的根节点；而数组是通过开辟一个连续的内存来存放数据，数组有起始和结束地址。

  实在不会放弃了，等之后看看视频学习一下

四、任务的定义与任务切换

1. 什么是任务

   • 在裸机系统中，系统的主体是main函数中执行的无限循环；在多任务系统中，根据功能的不同，把整个系统分成一个个独立的且无法返回的函数，这样的函数就被称为任务

   void task(void)
   {
       for( ; ; )
       {
           /*任务主体代码*/
           
       }
   }

   • 上述便是任务的伪代码

2. 创建任务

   • 在裸机系统中，全局变量在子函数调用、中断发生时，局部变量在子函数调用时，中断发生时回调函数返回值的地址这些统统会放在栈中。

   • 栈是单片机RAM中的一段连续的内存空间

   • 多任务系统中，每个任务都是独立互不干扰的，所以需要给他们分配单独的栈空间，这个栈空间通常是一个预先定义好的全局数组，也可以是动态分配的一段内存空间，它们都存在于RAM中。

   • Free RTOS推荐的最小的任务栈是128字，即512字节

   • 有多少任务就需要定义多少个栈空间

   • 任务控制块（TCB:TaskControlBlock）.相当于任务的身份证，有关任务的信息都会在里面被定义

   typedef struct tskTaskControlBlock
   {
       volatile StackType_t *pxTopOfStack;      /*栈顶*/
       ListItem_t xStateListItem; 				 /*任务节点*/
       StackType_t *pxStack;					 /*任务栈起始地址*/
       char pcTaskName[configMAX_TASK_NAME_LEN];/*任务名称*/
   }tskTCB;
   typedef tskTCB TCB_t

   • 任务控制块类型声明

—————————————— 持续更新······ ——————————————