空闲任务与阻塞延时的实现

RTOS 中的延时叫阻塞延时，即任务需要延时的时候，任务会放弃 CPU 的使用权，CPU 可以去干其它的事情，当任务延时时间到，重新获取 CPU 使用权，任务继续运行，这样就充分地利用了 CPU 的资源，而不是干等着。

当任务需要延时，进入阻塞状态。此时如果没有其它任务可以运行，RTOS 都会为 CPU 创建一个空闲任务，这个时候 CPU 就运行空闲任务。在FreeRTOS 中，空闲任务是系统在【启动调度器】的时候创建的优先级最低的任务，空闲任 务主体主要是做一些系统内存的清理工作。

#define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( unsigned short ) 128 ) 
StackType_t IdleTaskStack[configMINIMAL_STACK_SIZE]; 

TCB_t IdleTaskTCB;

extern TCB_t IdleTaskTCB;
void vApplicationGetIdleTaskMemory( TCB_t **ppxIdleTaskTCBBuffer,
									StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer,
									uint32_t *pulIdleTaskStackSize );
void vTaskStartScheduler( void )
{
	 
	TCB_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;  
	StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;  
	uint32_t ulIdleTaskStackSize; 

	 
	vApplicationGetIdleTaskMemory( &pxIdleTaskTCBBuffer, 
									&pxIdleTaskStackBuffer, 
									&ulIdleTaskStackSize ); 
	 
	xIdleTaskHandle = 
xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t)prvIdleTask,  
					(char *)"IDLE",  
					(uint32_t)ulIdleTaskStackSize ,  
					(void *) NULL,  
					(StackType_t *)pxIdleTaskStackBuffer,  
					(TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer );  
	 
	vListInsertEnd( &( pxReadyTasksLists[0] ), &( ((TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer)->xStateListItem ) ); 
	 

	
	pxCurrentTCB = &Task1TCB;

	
	if ( xPortStartScheduler() != pdFALSE ){
		
	}
}

阻塞延时的阻塞是指任务调用该延时函数后，任务会被剥离 CPU 使用权，然后进入阻塞状态，直到延时结束，任务重新获取 CPU 使用权才可以继续运行。

在任务阻塞的这段时间，CPU 可以去执行其它的任务，如果其它的任务也在延时状态，那么 CPU 就将运行空闲任务。

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )
{
	TCB_t *pxTCB = NULL;
	
	
	pxTCB = pxCurrentTCB; 
	
	
	pxTCB->xTicksToDelay = xTicksToDelay; 
	
	
	taskYIELD();
}

xTicksToDelay 定义

typedef struct tskTaskControlBlock
{
	volatile StackType_t *pxTopOfStack; 
	
	ListItem_t xStateListItem; 
	
	StackType_t *pxStack; 
	
	char pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ];
	
	TickType_t xTicksToDelay;  
} tskTCB;

调用 tashYIELD()会产生 PendSV中断，在 PendSV中断服务函数中会调用上下文切换函数 vTaskSwitchContext()，该函数的作用是寻找最高优先级的就绪任务，然后更新 pxCurrentTCB。

多增加了一个空闲任务，则需要让pxCurrentTCB 在这三个任务中切换，算法需要改变：

#if 0
void vTaskSwitchContext( void )
{
	
	if ( pxCurrentTCB == &Task1TCB ){
		pxCurrentTCB = &Task2TCB;
	}
	else{
		pxCurrentTCB = &Task1TCB;
	}
}
#else

void vTaskSwitchContext( void ) 
{ 
	 
	if ( pxCurrentTCB == &IdleTaskTCB ){ 
		if (Task1TCB.xTicksToDelay == 0){ 
			pxCurrentTCB =&Task1TCB; 
		} 
		else if (Task2TCB.xTicksToDelay == 0) { 
			pxCurrentTCB =&Task2TCB; 
		} 
		else { 
			return;  
		} 
	} 
	else 
	{ 
		 
		if (pxCurrentTCB == &Task1TCB) { 
			if (Task2TCB.xTicksToDelay == 0) { 
				pxCurrentTCB =&Task2TCB; 
			} 
			else if (pxCurrentTCB->xTicksToDelay != 0) { 
				pxCurrentTCB = &IdleTaskTCB;
			} 
			else { 
				return;  
			} 
		} 
		else if (pxCurrentTCB == &Task2TCB) { 
			if (Task1TCB.xTicksToDelay == 0) { 
				pxCurrentTCB =&Task1TCB; 
			} 
		else if (pxCurrentTCB->xTicksToDelay != 0) { 
			pxCurrentTCB = &IdleTaskTCB; 
			} 
		else { 
			return;  
			} 
		} 
	} 
} 

#endif

在任务上下文切换函数 vTaskSwitchContext ()中，会判断每个任务的任务控制块中的延时成员 xTicksToDelay 的值是否为 0，如果为 0就要将对应的任务就绪，如果不为 0 就继续延时。

如果一个任务要延时，一开始 xTicksToDelay 肯定不为 0，当 xTicksToDelay 变为0 的时候表示延时结束。

xTicksToDelay 是以什么周期在递减？在哪里递减在FreeRTOS 中，这个周期由 SysTick 中断提供，操作系统里面的最小的时间单位就是SysTick 的中断周期，我们称之为一个 tick。

SysTick 中断服务函数

void xPortSysTickHandler( void )
{
	
	vPortRaiseBASEPRI();
	
	
	xTaskIncrementTick(); 
	
	
	vPortClearBASEPRIFromISR(); 
}

xTaskIncrementTick()函数：

void xTaskIncrementTick( void )
{
	TCB_t *pxTCB = NULL;
	BaseType_t i = 0;
	
	const TickType_t xConstTickCount = xTickCount + 1;
	xTickCount = xConstTickCount;

	
	for (i=0; ixTicksToDelay > 0){
			pxTCB->xTicksToDelay --;
		}
	}

	
	portYIELD();
}

SysTick 的中断服务函数要想被顺利执行，则 SysTick 必须先初始化。