FreeRTOS——任务延时列表的实现

在学习本章之前，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。当每次任务需要延时时，就初始化xTicksToDelay需要延时的时间，然后将任务挂起，这里所说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的任务都扫描一遍，费时，优点是易理解。

一、任务延时列表的工作原理

在FreeRTOS中，有一个任务延时列表（实际有两个，但作用一样），当任务需要延时时，先将任务挂起，即先将任务从就绪列表中删除，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 的值等于xNextTaskUnblockTime 的值时，就表示有任务延时到期了，需要将该任务就绪。
任务延时列表维护着一条双向链表，每个节点代表了正在延时的任务，节点按照延时时间大小做升序排列。当每次时基中断来临时，就拿系统时基计数器的值xTickCount 和下一个任务的解锁时刻变量xNextTaskUnblockTime 的值比较，如果相等，则表示有任务延时到期，需要将该任务就绪，否则只是单纯地更新时基计数器xTickCount 的值，然后进行任务切换。

二、FreeRTOS中实现任务延时列表

1、定义任务延时列表

static List_t xDelayedTaskList1; (1)
static List_t xDelayedTaskList2; (2)
static List_t * volatile pxDelayedTaskList; (3)
static List_t * volatile pxOverflowDelayedTaskList; (4)

（1）（2）：定义两个任务延时列表，当系统时基计数器xTickCount 没有溢出时，用一条列表，当xTickCount 移除后，用另外一条链表。
（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

2、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。

/* 初始化任务相关的列表 */
void prvInitialiseTaskLists( void )
{
	 UBaseType_t uxPriority;
	
	 /* 初始化就绪列表 */
	 for ( uxPriority = ( UBaseType_t ) 0U;
	 uxPriority < ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES;
	 uxPriority++ )
	 {
	 	vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );
	 }
	
	 vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );
	 vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );
	
	 pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;
	 pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
}

3、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。

4、定义xNextTaskUnblockTime

xNextTaskUnblockTime 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） 。

void vTaskStartScheduler( void )
{
 /*==================创建空闲任务 start=========================*/
 TCB_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;
 StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;
 uint32_t ulIdleTaskStackSize;

 /* 获取空闲任务的内存：任务栈和任务 TCB */
 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 );
 /*======================创建空闲任务 end===================*/

 xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;

 xTickCount = ( TickType_t ) 0U;

 /* 启动调度器 */
 if ( xPortStartScheduler() != pdFALSE )
 {
 /* 调度器启动成功，则不会返回，即不会来到这里 */
 }
}

参考：[野火®]《FreeRTOS 内核实现与应用开发实战—基于STM32》