在本节之前，为了实现任务的阻塞延时，在任务控制块中内置了一个延时变量xTicksToDelay。每当任务需要延时的时候，就初始化 xTicksToDelay 需要延时的时间，然后将任务挂起，这里的挂起只是将任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位清零，并不会将任务从就绪列表中删除。当每次时基中断（SysTick 中断）来临时，就扫描就绪列表中的每个任务的 xTicksToDelay，如果 xTicksToDelay 大于 0 则递减一次，然后判断 xTicksToDelay 是否为 0，如果为 0 则表示延时时间到，将该任务就绪（即将任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位置位），然后进行任务切换。这种延时的缺点是，在每个时基中断中需要对所有任务都扫描一遍，费时，优点是容易理解。之所以先这样讲解是为了慢慢地过度到 FreeRTOS 任务延时列表的讲解。
任务延时列表的工作原理在 FreeRTOS 中，有一个任务延时列表（实际上有两个，为了方便讲解原理，我们假装合并为一个，其实两个的作用是一样的），当任务需要延时的时候，则先将任务挂起，即先将任务从就绪列表删除，然后插入到任务延时列表，同时更新下一个任务的解锁时刻变量：xNextTaskUnblockTime的值。
xNextTaskUnblockTime 的值等于系统时基计数器的值 xTickCount 加上任务需要延时的值 xTicksToDelay。当系统时基计数器 xTickCount 的值与 xNextTaskUnblockTime 相等时，就表示有任务延时到期了，需要将该任务就绪。与 RT-Thread 和 μC/OS 在解锁延时任务时要扫描定时器列表这种时间不确定性的方法相比，FreeRTOS 这个xNextTaskUnblockTime 全局变量设计的非常巧妙。
实现任务延时列表 定义任务延时列表任务延时列表在 task.c 中定义
static List_t xDelayedTaskList1;//① static List_t xDelayedTaskList2;//② static List_t * volatile pxDelayedTaskList;//③ static List_t * volatile pxOverflowDelayedTaskList;//④
①②FreeRTOS定义了两个任务延时列表，当系统时基计数器xTickCount没有溢出时，用一条列表，当 xTickCount 溢出后，用另外一条列表。
③任务延时列表指针，指向 xTickCount 没有溢出时使用的那条列表。
④任务延时列表指针，指向 xTickCount 溢出时使用的那条列表。
任务延时列表初始化任务延时列表属于任务列表的一种，在 prvInitialiseTaskLists() 函数中初始化
void prvInitialiseTaskLists( void )
{
UbaseType_t uxPriority;
for( uxPriority = ( UbaseType_t ) 0U; uxPriority < ( UbaseType_t ) configMAX_PRIORITIES; uxPriority++)
{
vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );
}
vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );
vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );
pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;
pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
}
定义 xNextTaskUnblockTime
xNextTaskUnblockTime 是一个在 task.c 中定义的静态变量，用于表示下一个任务的解锁时刻。xNextTaskUnblockTime 的值等于系统时基计数器的值 xTickCount 加上任务需要延时值 xTicksToDelay。当系统时基计数器 xTickCount 的值与 xNextTaskUnblockTime 相等时，就表示有任务延时到期了，需要将该任务就绪。
初始化 xNextTaskUnblockTimexNextTaskUnblockTime 在 vTaskStartScheduler() 函 数 中 初 始 化 为 portMAX_DELAY（portMAX_DELAY 是一个 portmacro.h 中定义的宏，默认为 0xffffffffUL）。
#if( configUSE_16_BIT_TICKS == 1)
typedef uint16_t TickType_t;
#define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffff
#else
typedef uint32_t TickType_t;
#define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffffffffUL
#endif
初始化 xNextTaskUnblockTime
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,
(UbaseType_t) tskIDLE_PRIORITY,
(StackType_t *)pxIdleTaskStackBuffer,
(TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer );
//
// vListInsertEnd( &( pxReadyTasksLists[0] ), &( ((TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer)->xStateListItem ) );
//
//
//
// pxCurrentTCB = &Task1TCB;
xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;
xTickCount = ( TickType_t ) 0U;
if( xPortStartScheduler() != pdFALSE )
{
}
}
修改代码，支持任务延时列表
修改 vTaskDelay() 函数
void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )
{
TCB_t *pxTCB = NULL;
pxTCB = pxCurrentTCB;
//pxTCB->xTicksToDelay = xTicksToDelay;
prvAddCurrentTaskToDelayedList( xTicksToDelay );
taskYIELD();
}
①从本节开始，添加了任务的延时列表，延时的时候不用再依赖任务TCB 中内置的延时变量 xTicksToDelay。
②将任务插入到延时列表。函数prvAddCurrentTaskToDelayedList() 在task.c 中定义。
prvAddCurrentTaskToDelayedList() 函数static void prvAddCurrentTaskToDelayedList( TickType_t xTicksToWait )
{
TickType_t xTimeToWake;
const TickType_t xConstTickCount = xTickCount;
if( uxListRemove( &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) ) == ( UbaseType_t ) 0 )
{
portRESET_READY_PRIORITY( pxCurrentTCB->uxPriority, uxTopReadyPriority );
}
xTimeToWake = xConstTickCount + xTicksToWait;
listSET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxCurrentTCB->xStateListItem ), xTimeToWake );
if( xTimeToWake < xConstTickCount )
{
vListInsert( pxOverflowDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );
}
else
{
vListInsert( pxDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );
if( xTimeToWake < xNextTaskUnblockTime )
{
xNextTaskUnblockTime = xTimeToWake;
}
}
}
①获取系统时基计数器 xTickCount 的值，xTickCount 是一个在 task.c 中定义的全局变量，用于记录 SysTick 的中断次数。
②调用函数 uxListRemove() 将任务从就绪列表移除，uxListRemove() 会返回当前链表下节点的个数，如果为 0，则表示当前列表下没有任务就绪，则调用函数portRESET_READY_PRIORITY() 将任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位清除。因为 FreeRTOS 支持同一个优先级下可以有多个任务，所以在清除优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位时要判断下该优先级下的就绪列表是否还有其他的任务。目前为止，我们还没有支持同一个优先级下有多个任务的功能，这个功能我们将在下一节“支持时间片”里面实现。
③计算任务延时到期时，系统时基计数器 xTickCount 的值是多少。
④将任务延时到期的值设置为节点的排序值。将任务插入到延时列表时就是根据这个值来做升序排列的，最先延时到期的任务排在最前面。
⑤：xTimeToWake 溢出，将任务插入到溢出任务延时列表。溢出？什么意思？xTimeToWake 等于系统时基计数器 xTickCount 的值加上任务需要延时的时间 xTicksToWait。举例：如果当前 xTickCount 的值等于 0xfffffffdUL，xTicksToWait 等于 0x03，那么xTimeToWake = 0xfffffffdUL + 0x03 = 1，显然得出的值比任务需要延时的时间 0x03 还小，这肯定不正常，说明溢出了，这个时候需要将任务插入到溢出任务延时列表。
⑥xTimeToWake 没有溢出，则将任务插入到正常任务延时列表。
⑦更新下一个任务解锁时刻变量 xNextTaskUnblockTime 的值。这一步很重要，在 xTaskIncrementTick() 函数中，我们只需要让系统时基计数器 xTickCount 与xNextTaskUnblockTime 的值先比较就知道延时最快结束的任务是否到期。
修改 xTaskIncrementTick() 函数void xTaskIncrementTick( void )
{
TCB_t * pxTCB;
TickType_t xItemValue;
const TickType_t xConstTickCount = xTickCount + 1;//①
xTickCount = xConstTickCount;
if( xConstTickCount == ( TickType_t ) 0U )
{
taskSWITCH_DELAYED_LISTS();
}
if( xConstTickCount >= xNextTaskUnblockTime )
{
for( ;; )
{
if( listLIST_IS_EMPTY( pxDelayedTaskList ) != pdFALSE )//④
{
xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;
break;
}
else
{
pxTCB = ( TCB_t * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( pxDelayedTaskList );
xItemValue = listGET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxTCB->xStateListItem ) );//⑥
if( xConstTickCount < xItemValue )
{
xNextTaskUnblockTime = xItemValue;
break;
}
( void ) uxListRemove( &( pxTCB->xStateListItem ) );
prvAddTaskToReadyList( pxTCB );
}
}
}
portYIELD();
}
①更新系统时基计数器 xTickCount 的值。
②如果系统时基计数器 xTickCount 溢出，则切换延时列表。taskSWITCH_DELAYED_LISTS() 函数在 task.c 中定义
taskSWITCH_DELAYED_LISTS() 函数
#define taskSWITCH_DELAYED_LISTS()
{
List_t *pxTemp;//（1）
pxTemp = pxDelayedTaskList;
pxDelayedTaskList = pxOverflowDelayedTaskList;
pxOverflowDelayedTaskList = pxTemp;
xNumOfOverflows++;
prvResetNextTaskUnblockTime();//②
}
（1）切换延时列表，实际就是更换pxDelayedTaskList和pxOverflowDelayedTaskList 这两个指针的指向。
（2）复位 xNextTaskUnblockTime 的值。prvResetNextTaskUnblockTime() 函数在 task.c 中定义。
prvResetNextTaskUnblockTime 函数static void prvResetNextTaskUnblockTime( void )
{
TCB_t *pxTCB;
if( listLIST_IS_EMPTY( pxDelayedTaskList ) != pdFALSE )
{
xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;
}
else
{
( pxTCB ) = ( TCB_t * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( pxDelayedTaskList );
xNextTaskUnblockTime = listGET_LIST_ITEM_VALUE( &( ( pxTCB )->xStateListItem ) );
}
}
（1）当前延时列表为空，则设置 xNextTaskUnblockTime 等于最大值。
（2）当前列表不为空，则有任务在延时，则获取当前列表下第一个节点的排序值，然后将该节点的排序值更新到xNextTaskUnblockTime。
③有任务延时到期，则进入下面的 for 循环，一一将这些延时到期的任务从延时列表移除。
④延时列表为空，则将 xNextTaskUnblockTime 设置为最大值，然后跳出 for 循环。
⑤延时列表不为空，则需要将延时列表里面延时到期的任务删除，并将它们添加到就绪列表。
⑥取出延时列表第一个节点的排序辅助值。
⑦直到将延时列表中所有延时到期的任务移除才跳出 for 循环。延时列表中有可能存在多个延时相等的任务。
⑧将任务从延时列表移除，消除等待状态。
⑨将解除等待的任务添加到就绪列表。
⑩执行一次任务切换。
修改 taskRESET_READY_PRIORITY() 函数在没有添加任务延时列表之前，与任务相关的列表只有一个，就是就绪列表，无论任务在延时还是就绪都只能通过扫描就绪列表来找到任务的 TCB，从而实现系统调度。所以在上一节“支持多优先级”中，实现 taskRESET_READY_PRIORITY() 函数的时候，不用先判断当前优先级下就绪列表中的列表的节点是否为 0，而是直接把任务在优先级位图表uxTopReadyPriority 中对应的位清零。因为当前优先级下就绪列表中的列表的节点不可能为 0，目前我们还没有添加其他列表来存放任务的 TCB，只有一个就绪列表。
但是从本节开始，我们额外添加了延时列表，当任务要延时的时候，将任务从就绪列表移除，然后添加到延时列表，同时将任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位清除。在清除任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位的时候，与上一章不同的是需要判断就绪列表pxReadyTasksLists[] 在当前优先级下对应的链表的节点是否为 0，只有当该列表下没有任务时才真正地将任务在优先级位图表 uxTopReadyPriority 中对应的位清零。
taskRESET_READY_PRIORITY() 函数的具体修改见代码如下。那什么情况下就绪列表的列表里面会有多个任务节点？即同一优先级下有多个任务？这个就是我们下一节“支持时间片”要讲的内容。
#if 0 //本节实现方法
#define taskRESET_READY_PRIORITY( uxPriority )
{
if( listCURRENT_LIST_LENGTH( &( pxReadyTasksLists[ ( uxPriority ) ] ) ) == ( UbaseType_t ) 0 )
{
portRESET_READY_PRIORITY( ( uxPriority ), ( uxTopReadyPriority ) );
}
}
#else //上一节实现方法
#define taskRESET_READY_PRIORITY( uxPriority )
{
portRESET_READY_PRIORITY( ( uxPriority ), ( uxTopReadyPriority ) );
}
#endif
main函数
int main(void)
{
Task1_Handle = xTaskCreateStatic( ( TaskFunction_t )Task1_Entry,
(char *)"Task1",
(uint32_t)TASK1_STACK_SIZE,
(void *)NULL,
(UbaseType_t) 1,
(StackType_t *)Task1Stack,
(TCB_t *)&Task1TCB);
//
// vListInsertEnd( &( pxReadyTasksLists[1]), &( ((TCB_t *)(&Task1TCB))->xStateListItem ) );
Task2_Handle = xTaskCreateStatic( ( TaskFunction_t )Task2_Entry,
(char *)"Task2",
(uint32_t)TASK2_STACK_SIZE,
(void *)NULL,
(UbaseType_t) 2,
(StackType_t *)Task2Stack,
(TCB_t *)&Task2TCB);
//
// vListInsertEnd( &( pxReadyTasksLists[2]), &( ((TCB_t *)(&Task2TCB))->xStateListItem ) );
portDISABLE_INTERRUPTS();
vTaskStartScheduler();
for(;;)
{
}
}
实验现象
实验现象与上一节一样，虽说一样，但是实现延时的方法本质却变了，需要好好理解代码的实现，特别是当系统时基计数器 xTickCount 发生溢出时，延时列表的更换是难点。
