STM32单片机FreeRTOS实战：掌握FreeRTOS原理和应用技巧，打造多任务嵌入式系统

# 1. FreeRTOS简介与原理

FreeRTOS（Free Real-Time Operating System）是一个开源、免费的实时操作系统，专为嵌入式系统设计。它具有轻量级、可移植性强、易于使用等特点，广泛应用于物联网、工业控制、医疗设备等领域。

FreeRTOS采用抢占式多任务调度机制，支持任务优先级、任务同步、中断处理等功能。它提供了丰富的API接口，方便用户创建和管理任务、同步资源、处理中断等操作。

# 2. FreeRTOS任务管理

### 2.1 任务创建与删除

FreeRTOS中的任务是执行特定功能的独立实体。创建任务需要调用`xTaskCreate()`函数，其参数包括：

BaseType_t xTaskCreate(TaskFunction_t pvTaskCode, const char * const pcName, configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, void *pvParameters, UBaseType_t uxPriority, TaskHandle_t *pxCreatedTask);

- `pvTaskCode`: 任务函数指针，定义任务要执行的代码。
- `pcName`: 任务名称，用于调试和跟踪。
- `usStackDepth`: 任务栈大小，单位为字节。
- `pvParameters`: 传递给任务函数的参数。
- `uxPriority`: 任务优先级，范围为0（最低）到configMAX_PRIORITIES-1（最高）。
- `pxCreatedTask`: 可选参数，用于获取创建的任务句柄。

删除任务需要调用`vTaskDelete()`函数，其参数为任务句柄。

### 2.2 任务调度与优先级

FreeRTOS采用抢占式调度算法，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务。任务优先级由`uxPriority`参数指定，优先级高的任务具有更高的执行优先权。

任务调度由调度器负责，调度器根据任务优先级和就绪状态决定哪个任务执行。就绪状态表示任务已准备好执行，但可能被优先级更高的任务抢占。

### 2.3 任务同步与通信

任务同步和通信是多任务系统中至关重要的机制。FreeRTOS提供了多种同步和通信机制，包括：

- **互斥量（Mutex）**：用于保护共享资源，防止多个任务同时访问。
- **信号量（Semaphore）**：用于同步任务，控制任务之间的访问顺序。
- **消息队列（Queue）**：用于在任务之间传递消息。
- **事件组（Event Group）**：用于通知任务特定事件的发生。

# 3.1 定时器与中断

#### 定时器的概念与类型

定时器是一种硬件外设，用于生成周期性的时钟信号或脉冲。在FreeRTOS中，定时器主要用于任务调度和时间管理。FreeRTOS支持多种类型的定时器，包括：

- **通用定时器（GPT）：**可用于生成周期性中断或脉冲。
- **看门狗定时器（WDT）：**主要用于系统故障检测和复位。
- **实时时钟（RTC）：**用于保持系统时间和日期。

#### 定时器的配置与使用

配置定时器需要设置以下参数：

- **时钟源：**定时器的时钟源可以是内部时钟或外部时钟。
- **时钟频率：**定时器的时钟频率决定了中断或脉冲的频率。
- **计数模式：**定时器可以设置为向上计数或