FreeRTOS 任务优先级

FreeRTOS 任务优先级

介绍

在 FreeRTOS 中，任务优先级是一种重要的调度机制，它决定了任务在系统中的执行顺序和调度方式。本文将深入探讨 FreeRTOS 任务优先级的概念、作用以及如何合理地设置任务优先级。

什么是任务优先级？

任务优先级是 FreeRTOS 中用于调度任务的一个重要属性。在 FreeRTOS 中，系统中的每个任务都有一个优先级，优先级越高的任务将优先被调度执行。任务优先级是一个非负整数，取值范围通常是 0 到 (configMAX_PRIORITIES - 1)，其中 configMAX_PRIORITIES 是 FreeRTOS 配置文件中定义的最大优先级数量。

任务优先级的作用

任务优先级的设置直接影响了任务的调度顺序和执行顺序。具有较高优先级的任务将在具有较低优先级的任务之前被调度执行，这保证了系统中重要任务的及时响应和执行。

如何设置任务优先级？

设置任务优先级可以通过 xTaskCreate() 函数的参数来指定任务的优先级。通常情况下，优先级为数值 0 到 (configMAX_PRIORITIES - 1)。

xTaskCreate(taskFunction, "TaskName", stackSize, parameters, priority, &taskHandle);

其中，priority 参数用于设置任务的优先级。较高的数值表示较高的优先级。

《吃撑和饿死》 的问题

“饥饿” 或 “吃撑” 问题，是多任务系统中常见的一种情况。这种情况发生时，高优先级任务持续占用 CPU 资源，导致低优先级任务无法得到执行，甚至可能永远被阻塞或挂起。

饥饿问题通常由以下几个原因导致：

1. 优先级反转：当一个低优先级任务持有一个高优先级任务所需的资源时，高优先级任务被阻塞，低优先级任务占用资源。这种情况下，即使高优先级任务可运行，它也无法执行。

2. 忙等待：高优先级任务在循环中持续运行，而不释放 CPU 或让出时间片给其他任务。这会导致低优先级任务无法得到执行。

FreeRTOS 中用于任务调度的一些关键API

1. 设置任务优先级：

   • 函数原型：void vTaskPrioritySet(TaskHandle_t xTask, UBaseType_t uxNewPriority);
   • 作用：用于设置指定任务的优先级。
   • 参数：
     • xTask：要设置优先级的任务句柄。
     • uxNewPriority：新的任务优先级。
   • 示例：

     vTaskPrioritySet(taskHandle, 3);
     

   这将任务 taskHandle 的优先级设置为 3。

2. 获取任务优先级：

   • 函数原型：UBaseType_t uxTaskPriorityGet(TaskHandle_t xTask);
   • 作用：用于获取指定任务的优先级。
   • 参数：xTask：要获取优先级的任务句柄。
   • 示例：

     UBaseType_t priority = uxTaskPriorityGet(taskHandle);
     

   这将获取任务 taskHandle 的优先级，并存储在 priority 变量中。

3. 获取当前任务优先级：

   • 函数原型：UBaseType_t uxTaskPriorityGet(NULL);
   • 作用：用于获取当前任务的优先级。
   • 示例：

     UBaseType_t priority = uxTaskPriorityGet(NULL);
     

   这将获取当前任务的优先级，并存储在 priority 变量中。

4. 任务让步：

   • 函数原型：void taskYIELD(); 或 void yield();
   • 作用：让出 CPU 时间片，使得调度器重新评估任务的优先级，并决定下一个要执行的任务。
   • 示例：

     taskYIELD();
     

   这将让出当前任务的执行，使得调度器有机会重新评估任务的优先级，然后选择下一个要执行的任务。

总结

任务优先级是 FreeRTOS 中任务调度的重要机制之一，它决定了任务的执行顺序和调度方式。合理设置任务的优先级可以有效地管理系统资源，确保系统的稳定性和实时性。程序需要根据应用的实际需求和系统特点，灵活设置任务的优先级，以提高系统的性能和可靠性。