从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（三）创建双任务—SRAM 动态内存
一、动态内存空间的堆从哪里来：
在创建单任务—SRAM 静态内存的例程中，任务控制块和任务栈的内存空间都是从内部的 SRAM 里面分配的，具体分配到哪个地址由编译器决定。
现在我们开始使用动态内存，即堆，其实堆也是内存，也属于 SRAM。 FreeRTOS 做法是在 SRAM 里面定义一个大数组，也就是堆内存，供 FreeRTOS 的动态内存分配函数使用，在第一次使用的时候，系统会将定义的堆内存进行初始化，这些代码在 FreeRTOS 提供的内存管理方案中实现（heap_1.c、heap_2.c、 heap_4.c 等，具体的内存管理方案后面详细讲解） ，具体见下面的代码清单。
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(36*1024))//堆内存的大小为configTOTAL_HEAP_SIZE,在FreeRTOSConfig.h 中由我们自己定义， configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 这个宏定义在使用 FreeRTOS 操作系统的时候必须开启。
static uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ];//从内部 SRAMM 里面定义一个静态数组 ucHeap，大小由configTOTAL_HEAP_SIZE 这个宏决定， 目前定义为 36KB。定义的堆大小不能超过内部SRAM 的总大小。
/* 如果这是第一次调用 malloc 那么堆将需要
初始化， 以设置空闲块列表，方便以后分配内存，初始化完成之后会取得堆的结束地址，在 MemMang 中的5 个内存分配 heap_x.c 文件中实现。 */
if ( pxEnd == NULL )
{
prvHeapInit();
} else
{
mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
}
二、定义任务函数：
使用动态内存的时候，任务的主体函数与使用静态内存时是一样的，具体见下面的代码清单。
/*********************************************************************** @ 函数名 ： LED_Task* @ 功能说明： LED_Task任务主体* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无********************************************************************/
static void LED_Task(void* parameter)
{ while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */printf("LED_Task Running,LED1_ON\r\n");LED1_OFF; vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */ printf("LED_Task Running,LED1_OFF\r\n");}
}三、定义任务栈：
使用动态内存的时候，任务栈在任务创建的时候创建，不用跟使用静态内存那样要预先定义好一个全局的静态的栈空间，动态内存就是按需分配内存，随用随取。
四、定义任务控制块指针：
使用动态内存时候，不用跟使用静态内存那样要预先定义好一个全局的静态的任务控制块空间。任务控制块是在任务创建的时候分配内存空间创建，任务创建函数会返回一个指针，用于指向任务控制块，所以要预先为任务栈定义一个任务控制块指针，也是我们常说的任务句柄，具体见下面的代码清单。
/**************************** 任务句柄 ********************************/
/* * 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么* 这个句柄可以为NULL。*//* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;
/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t LED_Task_Handle = NULL;五、动态创建任务：
使用静态内存时，使用 xTaskCreateStatic()来创建一个任务，而使用动态内存的时，则使用 xTaskCreate()函数来创建一个任务，两者的函数名不一样，具体的形参也有区别，具体见下面的代码清单。
/* 创建AppTaskCreate任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate, /* 任务入口函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。*/(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(uint16_t )512, /* 任务栈大小---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(void* )NULL,/* 任务入口函数参数---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级---优先级范围根据 FreeRTOSConfig.h 中的宏configMAX_PRIORITIES 决定， 如果使能 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION，这个宏定义，则最多支持 32 个优先级；如果不用特殊方法查找下一个运行的任务，那么则不强制要求限制最大可用优先级数目。在 FreeRTOS 中， 数值越大优先级越高， 0 代表最低优先级。*/(TaskHandle_t* )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针---在使用内存的时候，需要给任务初始化函数xTaskCreateStatic()传递预先定义好的任务控制块的指针。在使用动态内存的时候，任务创建函数 xTaskCreate()会返回一个指针指向任务控制块，该任务控制块是 xTaskCreate()函数里面动态分配的一块内存。*/ /* 启动任务调度 */ if(pdPASS == xReturn)vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */六、启动任务：
当任务创建好后，是处于任务就绪（Ready） ，在就绪态的任务可以参与操作系统的调度。但是此时任务仅仅是创建了，还未开启任务调度器，也没创建空闲任务与定时器任务（如果使能了 configUSE_TIMERS 这个宏定义），那这两个任务就是在启动任务调度器中实现，每个操作系统，任务调度器只启动一次，之后就不会再次执行了， FreeRTOS 中启动任务调度器的函数是 vTaskStartScheduler()，并且启动任务调度器的时候就不会返回，从此任务管理都由FreeRTOS 管理，此时才是真正进入实时操作系统中的第一步，具体见下面的代码清单。
/* 启动任务调度 */
if (pdPASS == xReturn)
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
else
return -1;七、main.c 文件内容全貌：
现在我们把任务主体，任务栈，任务控制块这三部分代码统一放到 main.c 中，我们在main.c 文件中创建一个 AppTaskCreate 任务，这个任务是用于创建用户任务，为了方便管理，我们的所有的任务创建都统一放在这个函数中，在这个函数中创建成功的任务就可以直接参与任务调度了，具体内容见下面的代码清单。
/********************************************************************************* @file main.c* @author Sumjess* @version V1.0* @date 2019-09-xx* @brief MDK5.27******************************************************************************* @attention** 实验平台 :STM32 F429 * CSDN Blog :https://blog.csdn.net/qq_38351824* 微信公众号 :Tech云********************************************************************************//*
*************************************************************************
* 包含的头文件
*************************************************************************
*/
/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "sum_common.h" /**************************** 任务句柄 ********************************/
/* * 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么* 这个句柄可以为NULL。*//* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;
/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t LED_Task_Handle = NULL;/********************************** 内核对象句柄 *********************************/
/** 信号量，消息队列，事件标志组，软件定时器这些都属于内核的对象，要想使用这些内核* 对象，必须先创建，创建成功之后会返回一个相应的句柄。实际上就是一个指针，后续我* 们就可以通过这个句柄操作这些内核对象。** 内核对象说白了就是一种全局的数据结构，通过这些数据结构我们可以实现任务间的通信，* 任务间的事件同步等各种功能。至于这些功能的实现我们是通过调用这些内核对象的函数* 来完成的* *//******************************* 全局变量声明 ************************************/
/** 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些全局变量。*//*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */static void LED_Task(void* pvParameters);/* LED_Task任务实现 */static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//****************************************************************** @brief 主函数* @param 无* @retval 无* @note 第一步：开发板硬件初始化 第二步：创建APP应用任务第三步：启动FreeRTOS，开始多任务调度****************************************************************/
int main(void)
{ BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS *//* 开发板硬件初始化 */BSP_Init();printf("这是一个FreeRTOS-动态创建任务!\r\n");/* 创建AppTaskCreate任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate, /* 任务入口函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。*/(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(uint16_t )512, /* 任务栈大小---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(void* )NULL,/* 任务入口函数参数---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级---优先级范围根据 FreeRTOSConfig.h 中的宏configMAX_PRIORITIES 决定， 如果使能 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION，这个宏定义，则最多支持 32 个优先级；如果不用特殊方法查找下一个运行的任务，那么则不强制要求限制最大可用优先级数目。在 FreeRTOS 中， 数值越大优先级越高， 0 代表最低优先级。*/(TaskHandle_t* )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针---在使用内存的时候，需要给任务初始化函数xTaskCreateStatic()传递预先定义好的任务控制块的指针。在使用动态内存的时候，任务创建函数 xTaskCreate()会返回一个指针指向任务控制块，该任务控制块是 xTaskCreate()函数里面动态分配的一块内存。*/ /* 启动任务调度 */ if(pdPASS == xReturn)vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */elsereturn -1; while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}/************************************************************************ @ 函数名 ： AppTaskCreate* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面* @ 参数 ： 无 * @ 返回值 ： 无**********************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED_Task, /* 任务入口函数 */(const char* )"LED_Task",/* 任务名字 */(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */(void* )NULL, /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t )2, /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t* )&LED_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn)printf("创建LED_Task任务成功!\r\n");vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}/*********************************************************************** @ 函数名 ： LED_Task* @ 功能说明： LED_Task任务主体* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无********************************************************************/
static void LED_Task(void* parameter)
{ while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */printf("LED_Task Running,LED1_ON\r\n");LED1_OFF; vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */ printf("LED_Task Running,LED1_OFF\r\n");}
}/************************************************************************ @ 函数名 ： BSP_Init* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{/** STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。*/NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );/* LED 初始化 */LED_GPIO_Config();/* 串口初始化 */Debug_USART_Config();}/********************************END OF FILE****************************/八、创建多任务—SRAM 动态内存：
接下来我们创建两个任务任务 1 让一个 LED 灯闪烁，任务 2 让另外一个 LED 闪烁，两个 LED 闪烁的频率不一样，具体实现见下面的图片对比，两个任务的优先级不一样。
① 任务句柄：
② 函数声明：
③ 创建 LED_Task ：
④ LED_Task 函数：
目前多任务我们只创建了两个，如果要创建 3 个、 4 个甚至更多都是同样的套路，容易忽略的地方是任务栈的大小，每个任务的优先级。大的任务，栈空间要设置大一点，重要的任务优先级要设置的高一点。
九、创建多任务—SRAM 动态内存的main.c：
/********************************************************************************* @file main.c* @author Sumjess* @version V1.0* @date 2019-09-xx* @brief MDK5.27******************************************************************************* @attention** 实验平台 :STM32 F429 * CSDN Blog :https://blog.csdn.net/qq_38351824* 微信公众号 :Tech云********************************************************************************//*
*************************************************************************
* 包含的头文件
*************************************************************************
*/
/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "sum_common.h" /**************************** 任务句柄 ********************************/
/* * 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么* 这个句柄可以为NULL。*//* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;
/* LED1任务句柄 */
static TaskHandle_t LED1_Task_Handle = NULL;
/* LED2任务句柄 */
static TaskHandle_t LED2_Task_Handle = NULL;/********************************** 内核对象句柄 *********************************/
/** 信号量，消息队列，事件标志组，软件定时器这些都属于内核的对象，要想使用这些内核* 对象，必须先创建，创建成功之后会返回一个相应的句柄。实际上就是一个指针，后续我* 们就可以通过这个句柄操作这些内核对象。** 内核对象说白了就是一种全局的数据结构，通过这些数据结构我们可以实现任务间的通信，* 任务间的事件同步等各种功能。至于这些功能的实现我们是通过调用这些内核对象的函数* 来完成的* *//******************************* 全局变量声明 ************************************/
/** 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些全局变量。*//*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */static void LED1_Task(void* pvParameters);/* LED1_Task任务实现 */
static void LED2_Task(void* pvParameters);/* LED2_Task任务实现 */static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//****************************************************************** @brief 主函数* @param 无* @retval 无* @note 第一步：开发板硬件初始化 第二步：创建APP应用任务第三步：启动FreeRTOS，开始多任务调度****************************************************************/
int main(void)
{ BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS *//* 开发板硬件初始化 */BSP_Init();printf("这是一个FreeRTOS-动态创建任务!\r\n");/* 创建AppTaskCreate任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate, /* 任务入口函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。*/(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(uint16_t )512, /* 任务栈大小---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(void* )NULL,/* 任务入口函数参数---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级---优先级范围根据 FreeRTOSConfig.h 中的宏configMAX_PRIORITIES 决定， 如果使能 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION，这个宏定义，则最多支持 32 个优先级；如果不用特殊方法查找下一个运行的任务，那么则不强制要求限制最大可用优先级数目。在 FreeRTOS 中， 数值越大优先级越高， 0 代表最低优先级。*/(TaskHandle_t* )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针---在使用内存的时候，需要给任务初始化函数xTaskCreateStatic()传递预先定义好的任务控制块的指针。在使用动态内存的时候，任务创建函数 xTaskCreate()会返回一个指针指向任务控制块，该任务控制块是 xTaskCreate()函数里面动态分配的一块内存。*/ /* 启动任务调度 */ if(pdPASS == xReturn)vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */elsereturn -1; while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}/************************************************************************ @ 函数名 ： AppTaskCreate* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面* @ 参数 ： 无 * @ 返回值 ： 无**********************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED1_Task, /* 任务入口函数 */(const char* )"LED1_Task",/* 任务名字 */(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */(void* )NULL, /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t )2, /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t* )&LED1_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn)printf("创建LED1_Task任务成功!\r\n");/* 创建LED_Task任务 */xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED2_Task, /* 任务入口函数 */(const char* )"LED2_Task",/* 任务名字 */(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */(void* )NULL, /* 任务入口函数参数 */(UBaseType_t )3, /* 任务的优先级 */(TaskHandle_t* )&LED2_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */if(pdPASS == xReturn)printf("创建LED2_Task任务成功!\r\n");vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}/*********************************************************************** @ 函数名 ： LED_Task* @ 功能说明： LED_Task任务主体* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无********************************************************************/
static void LED1_Task(void* parameter)
{ while (1){LED1_ON;vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */printf("LED1_Task Running,LED1_ON\r\n");LED1_OFF; vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */ printf("LED1_Task Running,LED1_OFF\r\n");}
}/*********************************************************************** @ 函数名 ： LED_Task* @ 功能说明： LED_Task任务主体* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无********************************************************************/
static void LED2_Task(void* parameter)
{ while (1){LED2_ON;vTaskDelay(1000); /* 延时1000个tick */printf("LED2_Task Running,LED2_ON\r\n");LED2_OFF; vTaskDelay(1000); /* 延时1000个tick */ printf("LED2_Task Running,LED2_OFF\r\n");}
}
/************************************************************************ @ 函数名 ： BSP_Init* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面* @ 参数 ： * @ 返回值 ： 无*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{/** STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。*/NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );/* LED 初始化 */LED_GPIO_Config();/* 串口初始化 */Debug_USART_Config();}/********************************END OF FILE****************************/