2.FreeRTOS系统任务调度简介及任务状态

末蓝、 2024-03-17 13:15 71阅读 0赞

**目录**

一、基础知识

1、FreeRTOS 任务状态

(1)运行态

(2)就绪态

(3) 阻塞态

(4) 挂起态

二、任务调度简介

1.抢占式调度

2.时间片调度

3.协程式调度

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## 一、基础知识 ##

### 1、FreeRTOS 任务状态 ###

FreeRTOS 中任务存在四种任务状态，分别为运行态、就绪态、阻塞态和挂起态。FreeRTOS 运行时，任务的状态一定是这四种状态中的一种。

#### (1)运行态 ####

如果一个任务得到 CPU 的使用权，即任务被实际执行时，那么这个任务处于运行态。如果 运行 RTOS 的 MCU 只有一个处理器核心，那么在任务时刻，都只能有一个任务处理运行态。

#### (2)就绪态 ####

如果一个任务已经能够被执行（不处于阻塞态后挂起态），但当前还未被执行（具有相同优 先级或更高优先级的任务正持有 CPU 使用权），那么这个任务就处于就绪态。

#### (3) 阻塞态 ####

如果一个任务因延时一段时间或等待外部事件发生，那么这个任务就处理阻塞态。例如任 务调用了函数 vTaskDelay()，进行一段时间的延时，那么在延时超时之前，这个任务就处理阻塞 态。任务也可以处于阻塞态以等待队列、信号量、事件组、通知或信号量等外部事件。通常情 况下，处于阻塞态的任务都有一个阻塞的超时时间，在任务阻塞达到或超过这个超时时间后， 即使任务等待的外部事件还没有发生，任务的阻塞态也会被解除。

#### (4) 挂起态 ####

任务一般通过函数 vTaskSuspend()和函数 vTaskResums()进入和退出挂起态与阻塞态一样， 处于挂起态的任务也无法被运行。

他们四种任务状态的转换图如下图所示：

![6c527726b7dd49a5a0667374c75a123c.png][]

总结：

**1、仅就绪态可转变成运行态**

**2、其他状态的任务想运行，必须先转变成就绪态。**

**3、FreeRTOS中无非就四种状态，运行态、就绪态、阻塞态、挂起态。****这四种状态，除了运行态，其他任务状态的任务都有其对应的任务状态列表。**

*  就绪列表：pxReadyTasksLists\[x\],其中x代表任务优先级数值

我们如何知道x中有任务呢？

我们定义一个变量，当某个为置一时，代表所对应的优先级就序列表有任务存在。

*  阻塞列表：pxDelayedTaskList
 *  挂起列表：xSuspendedTaskList

## 二、任务调度简介 ##

调度器就是使用相关的的**调度算法**来决定当前需要执行哪个任务

FreeRTOS 一共支持三种任务调度方式，分别为抢占式调度、时间片调度和协程式调度。

### 1.抢占式调度 ###

抢占式调度主要时针对优先级不同的任务，每个任务都有一个优先级，优先级高的任务可 以抢占优先级低的任务，只有当优先级高的任务发生阻塞或者被挂起，低优先级的任务才可以 运行。配置的数字越大，他的优先级就越大。

接下来看一下抢占式调度的运行条件和运行过程

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**运行条件**

1、 创建三个任务分别是：Task1、Task2、Task3

2、Task1、Task2、Task3的优先级分别为1、2、3；在FreeRTOS中任务设置的越大，优先级越高，其中Task3的优先级最高。

**运行过程如下：**

1、Task1在运行过程中，在这个过程中Task2就绪了，在抢占式调度器的作用下Task2会抢占Task1的运行。

2、Task2运行过程中，Task3就绪了，在抢占式调度器的作用下Task3会抢占Task2的运行。

3、Task运行过程中，Task3阻塞了（系统延时或者等待信号量等），此时就绪态中，优先级最高的任务Task2执行。

**总结：**

1、高优先级任务，优先执行

2、高优先级任务不停止，低优先级任务无法执行

3、被抢占的任务将会进入就绪态

### 2.时间片调度 ###

时间片调度主要针对优先级相同的任务，当多个任务的优先级相同时，任务调度器会在每 一次系统时钟节拍到的时候切换任务，也就是说 CPU 轮流运行优先级相同的任务，每个任务运 行的时间就是一个系统时钟节拍。

同等优先级任务轮流享有相同的CPU时间（可设置），叫时间片，在FreeRTOS中，一个时间片就等于SysTick中断周期。  
接下来看一下时间片调度的工作过程和运行条件

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**运行条件”**

1、创建三个任务：Task1、Task2、Task3

2、Task1、Task2、Task3的优先级均为1；即3个任务同等优先级

**运行过程如下：**

1、首先Task1运行完一个时间片后，切换到Task2运行

2、Task2运行完一个时间片后，切换到Task3运行

3、Task3运行过程中（还不到一个时间片），Task3阻塞了（系统延时或等待信号量等），此时直接切换到下一个任务Task1

4、Task1运行完一个时间片后，切换到Task2运行。

**总结：**

1、同等优先级任务，轮流执行；时间片流转

2、一个时间片大小，取决于滴答定时器中断周期。

3、注意没有用完的时间片不会再使用，下次任务Task3得到执行还是按照一个时间片的时钟节拍运行。

### 3.协程式调度 ###

**官方不再更新，所以了解即可**

**调度器总是在所欲处于就绪列表的任务中，选择具有最高优先级的任务来执行。**

**问：如果task1、task2、task3，优先级均为1呢？**

**答：相同优先级的任务会连接在同一个就绪列表上,task1会运行一个时间片，task2运行一个时间片，task3运行一个时间片。**

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