FreeRTOS中文实战教程：入门与任务管理详解

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"《FreeRTOS中文实用教程》是一份针对微控制器设计的实时操作系统FreeRTOS的详细介绍。该教程由Richard Barry在2009年发布，并强调了其免费且专为嵌入式系统设计的特点。文章最初来源于英文版，可在www.FreeRTOS.net获取。作者Zou Changjun并非出于FreeRTOS本身的技术优势，而是因其篇幅适中且FreeRTOS.net在中文推广上的努力，决定将其翻译，以便国内开发者能更好地理解和使用。文章的核心内容包括了如何在系统中应用FreeRTOS，尤其是在第一章“任务管理”中，对FreeRTOS的任务调度、任务创建、任务优先级以及任务间通信等基础概念进行了概述。作者特别提到，尽管他个人并未决定在自己的系统中采用FreeRTOS，但对免费且功能强大的实时内核感兴趣，这反映了FreeRTOS对于简化嵌入式开发过程的价值。值得注意的是，教程并非官方完整版本，仅翻译了正文部分，附录中的信息并未涵盖。由于翻译过程较为仓促，作者表示没有翻译附录并且未进行校对，因此可能存在错误或疏漏。读者在阅读时若遇到问题，应直接联系作者或参考英文原文，以便获得更准确的信息。《FreeRTOS中文实用教程》为开发者提供了一个实用的入门指南，适合希望通过FreeRTOS实现嵌入式系统的高效任务管理的工程师们参考。通过学习，用户可以了解到如何在资源受限的环境中构建稳定、高效的实时应用程序，是了解和使用FreeRTOS不可或缺的参考资料。"

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Designed For Microcontrollers;

/* 定义将要通过任务参数传递的字符串。定义为const，且不是在栈空间上，以保证任务执行时也有效。 */

static const char *pcTextForTask1 = “Task 1 is running\r\n”;

static const char *pcTextForTask2 = “Task 2 is running\t\n”;

int main( void )

{

/* Create one of the two tasks. */

xTaskCreate( vTaskFunction, /* 指向任务函数的指针. */

"Task 1", /* 任务名. */

1000, /* 栈深度. */

(void*)pcTextForTask1, /* 通过任务参数传入需要打印输出的文本. */

1, /* 此任务运行在优先级1上. */

NULL ); /* 不会用到此任务的句柄. */

/* 同样的方法创建另一个任务。至此，由相同的任务代码(vTaskFunction)创建了多个任务，仅仅是传入

的参数不同。同一个任务创建了两个实例。 */

xTaskCreate( vTaskFunction, "Task 2", 1000, (void*)pcTextForTask2, 1, NULL );

/* Start the scheduler so our tasks start executing. */

vTaskStartScheduler();

/* If all is well then main() will never reach here as the scheduler will

now be running the tasks. If main() does reach here then it is likely that

there was insufficient heap memory available for the idle task to be created.

CHAPTER 5 provides more information on memory management. */

for( ;; );

}

程序清单 9 例 2 中的 main()函数实现代码

例 2 的运行输出结果与例 1 完全一样，参见图 2。

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1.5 任务优先级

xTaskCreate() API 函数的参数 uxPriority 为创建的任务赋予了一个初始优先级。这

个侁先级可以在调度器启动后调用 vTaskPrioritySet() API 函数进行修改。

应用程序在文件 FreeRTOSConfig.h 中设定的编译时配置常量

configMAX_PRIORITIES 的值，即是最多可具有的优先级数目。FreeRTOS 本身并没

有限定这个常量的最大值，但这个值越大，则内核花销的内存空间就越多。所以总是建

议将此常量设为能够用到的最小值。

对于如何为任务指定优先级，FreeRTOS 并没有强加任何限制。任意数量的任务可

以共享同一个优先级——以保证最大设计弹性。当然，如果需要的话，你也可以为每个

任务指定唯一的优先级(就如同某些调度算法的要求一样)，但这不是强制要求的。

低优先级号表示任务的优先级低，优先级号 0 表示最低优先级。有效的优先级号范

围从 0 到(configMAX_PRIORITES – 1)。

调度器保证总是在所有可运行的任务中选择具有最高优先级的任务，并使其进入运

行态。如果被选中的优先级上具有不止一个任务，调度器会让这些任务轮流执行。这种

行为方式在之前的例子中可以明显看出来。两个测试任务被创建在同一个优先级上，并

且一直是可运行的。所以每个任务都执行一个”时间片”，任务在时间片起始时刻进入运

行态，在时间片结束时刻又退出运行态。图 3 中 t1 与 t2 之间的时段就等于一个时间片。

要能够选择下一个运行的任务，调度器需要在每个时间片的结束时刻运行自己本

身。一个称为心跳(tick，有些地方被称为时钟滴答，本文中一律称为时钟心跳)中断的

周期性中断用于此目的。时间片的长度通过心跳中断的频率进行设定，心跳中断频率由

FreeRTOSConfig.h 中的编译时配置常量 configTICK_RATE_HZ 进行配置。比如说，

如果 configTICK_RATE_HZ 设为 100(HZ)，则时间片长度为 10ms。可以将图 3 进行

扩展，将调度器本身的执行时间在整个执行流程中体现出来。请参见图 4。

需要说明的是，FreeRTOS API 函数调用中指定的时间总是以心跳中断为单位（通

常的提法为心跳”ticks”)。常量 portTICK_RATE_MS 用于将以心跳为单位的时间值转化

为以毫秒为单位的时间值。有效精度依赖于系统心跳频率。

心跳计数(tick count)值表示的是从调度器启动开始，心跳中断的总数，并假定心跳

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