从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（二）创建单任务—SRAM 静态内存
目录
一、硬件初始化：
二、定义任务函数：
三、空闲任务与定时器任务堆栈函数实现：
四、定义任务栈：
五、定义任务控制块：
六、静态创建任务：
七、启动任务：
八、main.c 文件内容全貌：
创建一个单任务，任务使用的栈和任务控制块都使用静态内存，即预先定义好的全局变量，这些预先定义好的全局变量都存在内部的 SRAM 中。
一、硬件初始化：
本篇创建的任务需要用到板载的 LED，所以先要将 LED 相关的函数初始化好，为了方便以后统一管理板级外设的初始化，我们在 main.c 文件中创建一个 BSP_Init()函数，专门用于存放板级外设初始化函数， 具体见下面代码片段。
/************************************************************************ @ 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();}二、定义任务函数：
任务实际上就是一个无限循环且不带返回值的 C 函数。
/*********************************************************************** @ 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");}
}注意：FreeRTOS 里面的延时是阻塞延时，即调用 vTaskDelay()函数的时候，当前任务会被挂起，调度器会切换到其它就绪的任务，从而实现多任务。
三、空闲任务与定时器任务堆栈函数实现：
当我们使用了静态创建任务的时候， configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 这个宏定 义 必 须 为 1 （ 在 FreeRTOSConfig.h 文 件 中 ） ，如下图所示：
并且我们需要实现两个函数 ：vApplicationGetIdleTaskMemory()与 vApplicationGetTimerTaskMemory()，这两个函数是用户设定的空闲（Idle）任务与定时器（Timer）任务的堆栈大小，必须由用户自己分配，而不能是动态分配，具体见代码清单见下面。
/* 空闲任务任务堆栈 */
static StackType_t Idle_Task_Stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
/* 定时器任务堆栈 */
static StackType_t Timer_Task_Stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];/* 空闲任务控制块 */
static StaticTask_t Idle_Task_TCB;
/* 定时器任务控制块 */
static StaticTask_t Timer_Task_TCB;/************************************************************************* @brief 获取空闲任务的任务堆栈和任务控制块内存* ppxTimerTaskTCBBuffer : 任务控制块内存* ppxTimerTaskStackBuffer : 任务堆栈内存* pulTimerTaskStackSize : 任务堆栈大小***********************************************************************/
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer=&Idle_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxIdleTaskStackBuffer=Idle_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE;/* 任务堆栈大小 */
}/************************************************************************ @brief 获取定时器任务的任务堆栈和任务控制块内存* ppxTimerTaskTCBBuffer : 任务控制块内存* ppxTimerTaskStackBuffer : 任务堆栈内存* pulTimerTaskStackSize : 任务堆栈大小***********************************************************************/
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer=&Timer_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxTimerTaskStackBuffer=Timer_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;/* 任务堆栈大小 */
}四、定义任务栈：
目前我们只创建了一个任务，当任务进入延时的时候，因为没有另外就绪的用户任务，那么系统就会进入空闲任务，空闲任务是 FreeRTOS 系统自己启动的一个任务，优先级最低。当整个系统都没有就绪任务的时候，系统必须保证有一个任务在运行，空闲任务就是为这个设计的。当用户任务延时到期，又会从空闲任务切换回用户任务。
在 FreeRTOS 系统中，每一个任务都是独立的，他们的运行环境都单独的保存在他们的栈空间当中。那么在定义好任务函数之后，我们还要为任务定义一个栈，目前我们使用的是静态内存，所以任务栈是一个独立的全局变量，具体见下面的代码清单。任务的栈占用的是 MCU 内部的 RAM，当任务越多的时候，需要使用的栈空间就越大，即需要使用的RAM 空间就越多。一个 MCU 能够支持多少任务，就得看你的 RAM 空间有多少。
/* AppTaskCreate任务任务堆栈 */
static StackType_t AppTaskCreate_Stack[128];
/* LED任务堆栈 */
static StackType_t LED_Task_Stack[128];在大多数系统中需要做栈空间地址对齐，在 FreeRTOS 中是以 8 字节大小对齐，并且会检查堆栈是否已经对齐，其中 portBYTE_ALIGNMENT 是在 portmacro.h 里面定义的一个宏，其值为 8，就是配置为按 8 字节对齐，当然用户可以选择按 1、 2、 4、 8、 16、 32 等字节对齐，目前默认为 8，具体见下面的代码清单。
#define portBYTE_ALIGNMENT 8
#if portBYTE_ALIGNMENT == 8
#define portBYTE_ALIGNMENT_MASK ( 0x0007 )
#endifpxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 );
pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack ) &
( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );
/* 检查计算出的堆栈顶部的对齐方式是否正确。 */
configASSERT( ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack &
( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) == 0UL ) );五、定义任务控制块：
定义好任务函数和任务栈之后，我们还需要为任务定义一个任务控制块，通常我们称这个任务控制块为任务的身份证。在 C 代码上，任务控制块就是一个结构体，里面有非常多的成员，这些成员共同描述了任务的全部信息，具体见下面的代码清单。
/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t AppTaskCreate_TCB;
/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t LED_Task_TCB;六、静态创建任务：
一个任务的三要素是任务主体函数，任务栈，任务控制块， FreeRTOS 里面有一个叫静态任务创建函数 xTaskCreateStatic()， 它将任务主体函数， 任务栈（静态的）和任务控制块（静态的）这三者联系在一起，让任务可以随时被系统启动，具体见下面的代码清单。
/************************************************************************ @ 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)
{taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */LED_Task_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t )LED_Task,//任务函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。(const char* )"LED_Task", //任务名称字符串形式---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(uint32_t )128, //任务堆栈大小---单位为字，在 32 位的处理器下（STM32），一个字等于 4 个字节，那么任务大小就为 128 * 4 字节。(void* )NULL, //传递给任务函数的参数---任务入口函数形参，不用的时候配置为 0 或者 NULL 即可。(UBaseType_t )4, //任务优先级---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。(StackType_t* )LED_Task_Stack, //任务堆栈起始地址---只有在使用静态内存的时候才需要提供， 在使用动态内存的时候会根据提供的任务栈大小自动创建。(StaticTask_t* )&LED_Task_TCB); //任务控制块---在使用静态内存的时候，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。 if(NULL != LED_Task_Handle)/* 创建成功 */printf("LED_Task任务创建成功!\n");elseprintf("LED_Task任务创建失败!\n");vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}七、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，开启调度 */
vTaskStartScheduler();八、main.c 文件内容全貌：
/********************************************************************************* @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;
/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t LED_Task_Handle; /********************************** 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。*/
/* AppTaskCreate任务任务堆栈 */
static StackType_t AppTaskCreate_Stack[128];
/* LED任务堆栈 */
static StackType_t LED_Task_Stack[128];/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t AppTaskCreate_TCB;
/* AppTaskCreate 任务控制块 */
static StaticTask_t LED_Task_TCB;/* 空闲任务任务堆栈 */
static StackType_t Idle_Task_Stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
/* 定时器任务堆栈 */
static StackType_t Timer_Task_Stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];/* 空闲任务控制块 */
static StaticTask_t Idle_Task_TCB;
/* 定时器任务控制块 */
static StaticTask_t Timer_Task_TCB;/*
*************************************************************************
* 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 *//*** 使用了静态分配内存，以下这两个函数是由用户实现，函数在task.c文件中有引用* 当且仅当 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 这个宏定义为 1 的时候才有效*/
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize);void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize);/****************************************************************** @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)
{ /* 开发板硬件初始化 */BSP_Init();printf("这是一个FreeRTOS-静态创建单任务!\r\n");/* 创建 AppTaskCreate 任务 */AppTaskCreate_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t )AppTaskCreate, //任务函数(const char* )"AppTaskCreate", //任务名称(uint32_t )128, //任务堆栈大小(void* )NULL, //传递给任务函数的参数(UBaseType_t )3, //任务优先级(StackType_t* )AppTaskCreate_Stack, //任务堆栈(StaticTask_t* )&AppTaskCreate_TCB); //任务控制块 if(NULL != AppTaskCreate_Handle)/* 创建成功 */vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}/*********************************************************************** @ 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 ： 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)
{taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区/* 创建LED_Task任务 */LED_Task_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t )LED_Task,//任务函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。(const char* )"LED_Task", //任务名称字符串形式---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(uint32_t )128, //任务堆栈大小---单位为字，在 32 位的处理器下（STM32），一个字等于 4 个字节，那么任务大小就为 128 * 4 字节。(void* )NULL, //传递给任务函数的参数---任务入口函数形参，不用的时候配置为 0 或者 NULL 即可。(UBaseType_t )4, //任务优先级---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。(StackType_t* )LED_Task_Stack, //任务堆栈起始地址---只有在使用静态内存的时候才需要提供， 在使用动态内存的时候会根据提供的任务栈大小自动创建。(StaticTask_t* )&LED_Task_TCB); //任务控制块---在使用静态内存的时候，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。 if(NULL != LED_Task_Handle)/* 创建成功 */printf("LED_Task任务创建成功!\n");elseprintf("LED_Task任务创建失败!\n");vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}/************************************************************************ @ 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();}/************************************************************************* @brief 获取空闲任务的任务堆栈和任务控制块内存* ppxTimerTaskTCBBuffer : 任务控制块内存* ppxTimerTaskStackBuffer : 任务堆栈内存* pulTimerTaskStackSize : 任务堆栈大小***********************************************************************/
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize)
{*ppxIdleTaskTCBBuffer=&Idle_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxIdleTaskStackBuffer=Idle_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE;/* 任务堆栈大小 */
}/************************************************************************ @brief 获取定时器任务的任务堆栈和任务控制块内存* ppxTimerTaskTCBBuffer : 任务控制块内存* ppxTimerTaskStackBuffer : 任务堆栈内存* pulTimerTaskStackSize : 任务堆栈大小***********************************************************************/
void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxTimerTaskStackBuffer, uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{*ppxTimerTaskTCBBuffer=&Timer_Task_TCB;/* 任务控制块内存 */*ppxTimerTaskStackBuffer=Timer_Task_Stack;/* 任务堆栈内存 */*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;/* 任务堆栈大小 */
}