FreeRTOS简单使用

xucanxx2025-08-032025-08-27

FreeRTOS简单使用

迁移

迁移真的遇到好多坑，最多的还是中断优先级的问题，优先级太高的中断会破坏FreeRTOS的调度，所以与FreeRTOS调度相关的中断优先级必须高于其他中断

配置

在 Cortex-M 架构中，优先级数值越小，优先级越高。
FreeRTOS的配置主要集中在FreeRTOSConfig.h文件中，但是感觉最重要的配置是

/* configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY sets the priority of the tick and context
 * switch performing interrupts.  Not supported by all FreeRTOS ports.  See
 * https://www.freertos.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html for information specific to
 * ARM Cortex-M devices. */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY          (15 << 4)

/* configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY sets the interrupt priority above which
 * FreeRTOS API calls must not be made.  Interrupts above this priority are never
 * disabled, so never delayed by RTOS activity.  The default value is set to the
 * highest interrupt priority (0).  Not supported by all FreeRTOS ports.
 * See https://www.freertos.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html for information specific to
 * ARM Cortex-M devices. */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY     (5 << 4)

configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 用于设置 FreeRTOS 内核相关中断（如系统时钟节拍和上下文切换）的优先级。
在 Cortex-M 架构中，优先级数值越小，优先级越高。这里的 (15 << 4) 表示将优先级设置为最低（数值最大），左移 4 位是因为优先级寄存器只使用高 4 位。
该参数决定了 FreeRTOS 内部使用的中断优先级，确保这些中断不会被更高优先级的中断抢占，从而保证内核调度的正常进行。
一般建议将 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 设置为最低优先级，以避免与其他高优先级中断冲突，提升系统的稳定性和可靠性。

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 用于设置允许调用 FreeRTOS API 的中断的最高优先级。
高于该优先级5（数值更小）的中断不能调用 FreeRTOS 的 API（如队列、信号量、任务通知等），否则可能导致系统崩溃或不可预期的行为。
这是因为 FreeRTOS 在临界区会屏蔽低优先级中断，但不会屏蔽高优先级中断。只有优先级等于或低于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的中断，才能安全地与 FreeRTOS 内核交互。
正确配置该参数有助于保证 RTOS 的调度和资源管理的稳定性，避免高优先级中断打断内核关键操作。
实际使用时，建议查阅芯片手册和 FreeRTOS 官方文档，确保优先级配置符合硬件和应用需求。

使用


TaskHandle_t TaskHandle;
void taskFunc(void* msg){
    while(1){
        ```c
        // 等待任务通知，直到收到通知为止。如果不需要获取参数可传 NULL
        uint32_t value;
        xTaskNotifyWait(0, 0xFFFFFFFF, &value, portMAX_DELAY);
        printf("Received value: %u\n", value);

        // 延时 35 毫秒，控制任务执行频率
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(35));

        // 在此处编写任务具体执行逻辑
        // do something
    }
}
// 任务通知函数，向任务发送通知
void callTaskFunc(uint32_t value ){
    xTaskNotify(TaskHandle, value, eSetValueWithOverwrite); 
}
// 中断服务函数，向任务发送通知
// 注意：此函数必须在中断上下文中调用
void callTaskFuncFromISR(uint32_t value ){
    BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE;  // 用于判断是否需要任务切换
    xTaskNotifyFromISR(TaskHandle,                 // 目标任务句柄
                        value,                     // 要传递的值
                        eSetValueWithOverwrite,    // 覆盖方式
                        &xHigherPriorityTaskWoken  // 用于判断是否需要任务切换
    );
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
int main(){
    if (xTaskCreate(taskFunc, "taskFunc", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 3, &TaskHandle) != pdPASS) {
        printf("taskFunc create failed!\n");
    }
	// 启动 FreeRTOS 调度器（程序将在此处阻塞，由 FreeRTOS 接管）
	vTaskStartScheduler();

    return 0; // 如果调度器启动成功，这行代码不会被执行
}

创建任务

1
2
3

if (xTaskCreate(taskFunc, "taskFunc", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 3, &TaskHandle) != pdPASS) {
    printf("taskFunc create failed!\n");
}

传入参数

taskFunc
任务函数指针。这个函数就是任务的入口点，任务调度器会周期性地调用它。
“taskFunc”
任务名称。用于调试和跟踪，通常是一个字符串。
configMINIMAL_STACK_SIZE
任务栈大小。以字（不是字节）为单位，决定该任务可用的栈空间。
NULL
任务参数。传递给任务函数的参数，如果不需要可以填 NULL，由taskFunc方法中的msg接收。
3
任务优先级。数值越大优先级越高，决定任务调度的优先顺序。
&TaskHandle
任务句柄指针。用于保存任务的句柄，可以后续用于操作该任务（如删除、挂起等）。

如果创建任务失败（返回值不是 pdPASS），会输出错误信息。

等待

vTaskDelay

vTaskDelay 是 FreeRTOS 中用于让任务延时（挂起）一段时间的 API。它的作用是让当前任务进入阻塞状态，直到指定的时间周期过去后再恢复运行。

基本用法

参数是以 tick 为单位的延时时间。tick 是 FreeRTOS 的时钟节拍，具体时长取决于系统配置（比如 1 tick = 1ms）。
延时期间，任务不会占用 CPU，调度器可以运行其他任务。
常用于任务周期性执行或等待某些事件。

注意事项

vTaskDelay 只能用于任务函数内部，不能在中断服务程序中调用。
如果需要精确的周期性执行，建议使用 vTaskDelayUntil。

vTaskDelayUntil

vTaskDelayUntil 是 FreeRTOS 中用于让任务延时到下一个周期的 API。它与 vTaskDelay 的区别在于，vTaskDelayUntil 可以确保任务以固定的时间间隔执行。

void vTaskDelayUntil(TickType_t *pxPreviousWakeTime, TickType_t xTimeIncrement);

```c
void PeriodicTask(void *pvParameters)
{
    TickType_t xLastWakeTime;
    const TickType_t xFrequency = pdMS_TO_TICKS(100); // 100ms周期

    // 初始化上次唤醒时间为当前时间
    xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();

    for(;;)
    {
        // 执行任务内容
        printf("PeriodicTask running...\n");

        // 延时到下一个周期
        vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
    }
}

基本用法

第一个参数是一个指向上次唤醒时间的变量，通常是一个静态变量或全局变量。
第二个参数是以 tick 为单位的周期
任务会在每个周期结束时自动唤醒，确保任务以固定的时间间隔执行。

注意事项

vTaskDelayUntil 只能在任务函数中使用，不能在中断服务程序中使用
需要在任务开始时初始化上次唤醒时间，通常使用 xTaskGetTickCount() 获取当前 tick 值。
如果任务执行时间超过周期时间，可能会导致任务错过下一个周期的唤醒，因此需要确保任务执行时间小于周期时间。

事件通知

事件通知是 FreeRTOS 中用于任务间通信的一种机制，允许一个任务向另一个任务发送信号或数据。它比信号量和消息队列更轻量级，适用于简单的任务间同步和通知。

发送通知

非中断中发送通知

1	xTaskNotify(TaskHandle, value, eSetValueWithOverwrite);

TaskHandle：目标任务的句柄。
value：要发送的值，可以是任意整数。
eSetValueWithOverwrite：通知方式，表示如果目标任务已经有通知值，则覆盖它。

中断中发送通知

void callTaskFuncFromISR(uint32_t value ){
    BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE;  // 用于判断是否需要任务切换
    xTaskNotifyFromISR(TaskHandle,                 // 目标任务句柄
                        value,                     // 要传递的值
                        eSetValueWithOverwrite,    // 覆盖方式
                        &xHigherPriorityTaskWoken  // 用于判断是否需要任务切换
    );
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}

TaskHandle：目标任务的句柄。
value：要发送的值，可以是任意整数。
eSetValueWithOverwrite：通知方式，表示如果目标任务已经有通知值，则覆盖它。
xHigherPriorityTaskWoken：指向一个 BaseType_t 变量的指针，用于判断是否需要进行任务切换。如果发送通知后，目标任务的优先级高于当前任务，则会设置该变量为 pdTRUE，表示需要进行任务切换。如果为pdFALSE，则不需要切换任务。
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken)：如果 xHigherPriorityTaskWoken 被设置为 pdTRUE，则会触发任务切换，确保高优先级任务能够立即运行。如果为pdFALSE，则不会进行任务切换，当前中断服务程序将继续执行。

结束任务

结束任务可以使用 vTaskDelete() 函数。该函数会将指定的任务从调度器中删除，并释放其占用的资源。

1	void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete);

xTaskToDelete：要删除的任务句柄。如果传入 NULL，则会删除当前任务。

动态内存分配

pvPortMalloc 与 vPortFree
用法与 malloc与free类似，但是使用的是 FreeRTOS 的内存管理函数。由于 FreeRTOS 的内存管理是基于堆的，因此需要在 FreeRTOSConfig.h 中配置堆的大小和类型。

1 2	//分配20KB的堆内存 #define configTOTAL_HEAP_SIZE 1024*20

后记

在通过串口通讯进行异步操作时，例如发送串口消息，串口消息返回触发中断的模式，需要在串口信息发送完成后进行一小段时间的vTaskDelay操作，以切出当前调度，开始接收中断。因为为了保护FreeRTOS的内部调度，系统中断的优先级都设定的比FreeRTOS的调度中断的等级低。只有手动进行delay操作才能更加实时的接收中断信息