如何编写 FreeRTOS 进行多任务管理调度和任务间通信

FreeRTOS（Real-Time Operating System for Embedded Systems）是一个专门为嵌入式系统设计的免费实时操作系统内核。它支持多任务管理和高级同步机制，帮助开发者构建高性能、低功耗的应用程序。以下是使用FreeRTOS进行多任务管理和任务间通信的基本步骤：

1. **初始化FreeRTOS**: 首先要在项目中包含FreeRTOS头文件，并配置相关的内存分配策略。

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

2. **创建任务**: 使用`vTaskCreate()`函数创建一个新的任务，每个任务都是由一个函数（通常被称为任务体）实现的。

void task_function(void* param) {
   // 任务的具体实现
}
xTaskHandle task_handle = vTaskCreate(task_function, "TaskName", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL);

3. **任务调度**: FreeRTOS会自动调度任务，通过设置优先级、任务堆栈大小等参数控制任务运行顺序。

4. **互斥与同步**:
- 使用`SemaphoreHandle_t` 或 `MutexHandle_t` 对象进行同步，如信号量（semphores）用于处理资源访问限制，mutexes用于线程间的互斥。

   xSemaphoreHandle mutex = xSemaphoreCreateMutex();
   vSemaphoreTake(mutex, portMAX_DELAY); // 等待获取锁

5. **消息队列**: 通过`QueueHandle_t` 和 `eQueueGenericCreate()` 创建消息队列，任务间通过发送和接收消息进行通信。

QueueHandle_t message_queue = eQueueGenericCreate(NULL, sizeof(message_type), 10, tskQUEUEDEF_WAITING_TIME, NULL, NULL);
xQueueSendToBack(message_queue, &message, NULL);
xQueueReceive(message_queue, &received_message, portMAX_DELAY);

6. **任务间协作**: 可以使用事件旗（EventFlags）或者事件组（EventGroups）来进行更复杂的通信协调。

7. **定时器与延时**: `pxTimerCreate()` 和 `xTimerChangePeriod()` 可以用来设置任务的延时执行或周期执行功能。

8. **任务管理工具**: 调试和监控工具可以帮助跟踪任务状态和性能，比如`vTaskList()` 显示当前系统的任务列表。