FreeRTOS 任務與排程器（1）
前言：
Task.c和Task.h檔案內是FreeRTOS的核心內容，所有任務和排程器相關的API函式都在這個檔案中，它包括下圖這些內容FreeRTOS檔案如下：
Task.c和Task.h檔案內是FreeRTOS的核心內容，所有任務和排程器相關的API函式都在這個檔案中，它包括下圖這些內容
在開始介紹函式之前，首先我們先簡單瞭解一下任務狀態：
• FreeRTOS的任務5種狀態：
- 執行狀態：當前正在執行的任務的狀態，只可能會一個當前正在執行的任務
- 就緒狀態：隨時可以執行的任務的狀態，就緒狀態任務隨時等待排程器排程
- 阻塞狀態：任務因為某些原因暫時不能被排程狀態，一般情況下正在等待某些事件的發生比如呼叫了xTaskDelay()在一段時間內任務會被阻塞，在這些事件達成後任務會自動回到就緒狀態。
- 掛起狀態：vTaskSuspend()函式會讓任務進入掛起狀態，這時候這個任務不會執行。呼叫xTaskResume()函式才能讓這些任務回到就緒狀態
- 刪除狀態：一個任務被使用vTaskDelete()函式後被刪除，處於刪除狀態。
他們之間的狀態切換如下示意圖：
這本篇中，主要介紹一下這6個部分：
一、建立任務：
- 顧名思義，這些函式的作用是建立一個任務，建立的任務會進入 就緒狀態 ，如果沒其他更高優先順序的任務執行，則馬上進入 執行狀態
- 這些函式可以在排程器啟動前或啟動後呼叫
1.1、vTaskCreate()
1.1.1、函式簡介
幾個比較重要的輸入引數介紹一下：
- pvTaskCode:直接指向函式的本體的指標，可以把任務函式名字直接貼過來
- usStackDepth:任務內申請的區域性變數會使用到任務的堆疊空間，（在32位系統中，這個引數的單位是word=4byte），例如這個引數設定為100，那麼這個任務將會申請到400byte的空間。
- uxPriority：任務優先順序，使用這個引數來設定任務優先順序（0是最低優先順序），在FreeRTOSConfig.h 中調整configMAX_PRIORITIES的定義可以設定最高可用的優先順序（最高可設定優先順序為configMAX_PRIORITIES-1）。高優先順序的任務可以搶斷低優先順序的任務，（主要：記得高優先順序的任務不需要用的時候將其阻塞或掛起或刪除，否則低優先順序的任務可能永遠無法得到執行權）
- pxCreatedTask：控制代碼的地址，以後使用其他API功能來索引這個任務時會需要用到（注意：這裡傳入的是控制代碼的地址！)
1.1.2、使用簡介：
以下是官方例子：
1.2、vTaskCreateStatic()
1.2.1、函式簡介
為了方便我們自己管理記憶體，有了靜態建立任務法，任務堆疊的建立和回收都要由程式設計者來處理，與vTaskCreate()對比，我們可以發現以下不同之處：
- puxStackBuffer引數:任務需要用到的堆疊陣列的地址，我們只需要建立一StackType_t型別個空的陣列，然後把陣列指標傳進來就好了（注意陣列的大小要大於ulStackDepth）
- pxTaskBuffer引數:存放任務資料結構（TCB）的變數，同樣的，我們建立一個StaticTask_t型別的變數，然後把他的指標傳進來
- 還有一處不同，輸入引數的控制代碼取消掉了，但是控制代碼還是存在的，只是變為了返回引數
1.2.2、使用簡介
官方例程如下：
- 建立一個StaticTask_t 型別的引數，稍後用於存放任務資料結構（TCB）
- 建立一個StackType_t型別陣列，稍後用於作為任務堆疊
- 建立一個控制代碼，稍後用作vTaskCode任務的控制代碼
- 使用xTaskCreateStatic()建立任務
- 使用vTaskSuspend()、並通過傳入控制代碼掛起剛剛建立的任務，目的是展示給我們看這個任務的控制代碼是可用的
二、刪除任務：
2.1、引數簡介
2.2、使用簡介
下面是官方例子：
- 在當前任務中，用xTaskCreate()建立另一個任務B
- 如果任務B建立成功，使用vTaskDelete(任務控制代碼)刪除掉任務B。
- 用vTaskDelete(NULL)刪除掉當前任務，目的是展示給我們看通過傳入NULL可以刪除當前任務
三、延時函式：
3.1、vTaskDelay()
3.1.1、函式簡介
xTaskDelay()
- 讓呼叫這個函式的任務在一定時間內進入 阻塞狀態 ，時間到達後會切換回來這個任務。
- 如果輸入引數為0，那麼這個任務不會阻塞，但是會切換
*這個函式只有一個輸入引數，但需要注意一下它是以tick時鐘的中斷次數為單位的（並不是以毫秒為單位）：
3.1.2、使用簡介
下面是官方的例子
其中兩處vTaskDelay()
- 延時20個tick時間片
- 延時20ms。(pdMS_TOTICKS()可以把ms時間換成tick為單位)
3.2、vTaskDelayUntil()
3.2.1、函式簡介
- 讓任務進入阻塞狀態等待實際那到達，是精確的絕對時間
- 週期性任務能夠使用vTaskDelayUntil()來達到連續的執行頻率
3.2.2、使用簡介
以下是官方的例子：
- 建立一個TickType_t型別的變數，用於記錄上一次系統時間
- 用pdMS_TO_TICKS()函式把50ms轉換為tick為單位，方便等下給vTaskDelayUntil呼叫
- 初始化第一步中的變數，在這一步後，這個變數不用再手動更新（vTaskDelayUntil()會更新它）
- 使用vTaskDelayUntil()、傳入剛剛的引數，製造50ms固定時間的迴圈
3.3、重要對比
vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()的不同之處
我們可以直接翻譯一下官方手冊的描述：
舉個例子：
以下兩個任務分別用vTaskDelay()和vTaskDelayUntil()來實現延時功能：
思考一個問題： 任務A 和任務B都能實現LED閃爍，那麼A 和 B任務的LED埠多少毫秒翻轉一次 ？
任務A：
任務B:
- 任務A中，LED埠15毫秒翻轉一次
- 任務B中，LED埠10毫秒翻轉一次
*注意：Delay_MS()是一個自定義的函式，用來模擬任務中處理其他東西浪費了5ms。
兩個任務都是 TaskDelay(10毫秒) ,但是任務A中使用vTaskDelay(),在任務B中使用vTaskDelayUntil()。
在任務A中：vTaskDelay()是從呼叫的那一刻開始算，那麼這個任務本身在Delay_MS中佔用了5MS，LED翻轉的時間忽略不計，那麼加上vTaskDelay()的10MS，就是15MS。
在任務B中：vTaskDelayUntil()和任務本身執行時間無關，只要任務每次迴圈執行的總時間少於10ms，那麼這個任務就是10ms執行一次了。
最後提一下xTaskAbortDelay()這個函式，根據描述，他能讓正在阻塞狀態等待延時的函式馬上切出，進入就緒狀態。但由於我的庫版本比較舊，沒有這個函式，所以就不作更多的介紹了。
四、開啟排程器
4.1、函式簡介：
這個函式作用是開啟排程器，呼叫這個函式後任務就會開始執行。所以在整個程式中只需要呼叫一次，一般在main函式中呼叫就可以了。開啟成功的話，系統由排程器接管了，main函式中vTaskStartScheduler()後面的程式碼都不會被執行。
4.2、使用簡介：
官方的例子：
- 建立任務
- 開啟排程器，開啟後程序會跳轉到vATask（）任務中
五、任務的掛起和恢復
5.1、vTaskSuspend() 和 vTaskResume()
5.1.1、函式簡介：
掛起/解除掛起單個任務：
- vTaskSuspend的函式是讓指定的任務進入 掛起狀態
- xTaskResume的函式是讓指定的任務從掛起狀態換為 就緒狀態 。
- xTaskResumeFromISR()是xTaskResume()適合在中斷中呼叫的版本
5.1.2、使用簡介
使用很簡單，當不需要用某個任務的時候用vTaskResume(控制代碼) 把那個任務掛起，需要用的時候再開啟就行了，下面是官方的例程，實現了這三步：
- 使用xTaskCreate()建立任務
- 建立成功的話使用vTaskSuspend()把剛剛建立的任務轉換為掛起狀態（該任務將不會再得到執行）
- 使用vTaskResume()讓剛剛掛起的任務轉為就緒狀態
5.2、vTaskSuspendAll()和vTaskResumeAll()
5.2.1、函式簡介：
vTaskSuspendAll() 掛起排程器 對應 xTaskResumeAll()解除掛起排程器：
• vTaskSuspendAll()掛起排程器後，只有 當前任務在繼續執行 ，不會發生任務切換了。
• xTaskResumeAll()對應vTaskSuspendAll()恢復排程器。
這個函式的作用之一在於，可以保證一些不能被分的程式執行，因為掛起排程器保證了不會被高優先順序的任務強調（注意排程器掛起後中斷還是可以執行的，如果要保證時效，還得把中斷關閉）
注意：vTaskSuspendAll()是可以遞迴呼叫的，這意味著呼叫了多少次vTaskSuspendAll()，就必須有多少此vTaskResumeAll()的呼叫才能讓排程器恢復。這個情況以下的例子中很好地體現了。
5.2.2、使用簡介
- 在任務vTask1中第一此呼叫vTaskSuspendAll()，此時排程器被掛起，不會發生任務切換
- 呼叫另一個用作例子的vDemoFunction()
- 第二次呼叫vTaskSuspendAll()，此時排程器再次被掛起，而且掛起計數增加到2
- 第一次呼叫vTaskResumeAll()，此時排程器掛起計數減少為1，但是排程器仍然處於掛起狀態
- 第二次呼叫vTaskResumeAll()，排程器計數為0，排程器恢復執行，後面會發生任務切換了
六、任務切換
6.1、函式簡介
- 在一個執行的任務中呼叫taskYIELD（），那麼這個任務會被降級為就緒狀態，排程器會選擇另一個相同優先順序的就緒任務執行。（如果沒有相同優先順序的任務就緒，那麼這個任務將不會切換，會繼續執行。
6.2、使用簡介
我們來看官方例子：
- 在呼叫taskYIELD()後，vATask這個任務會馬上"讓步"，進入就緒狀態等待，等待下次得到排程器排程的時候，會執行taskYIELD()下面的程式碼
在下一節中，我們會繼續介紹task中的通知和其他內容