【学习FreeRTOS】第4章——FreeRTOS任务创建与删除

1.任务创建和删除的API函数

任务的创建和删除本质就是调用FreeRTOS的API函数

动态方式创建任务——xTaskCreate()
静态方式创建任务——xTaskCreateStatic()
删除任务——vTaskDelete()

动态创建任务：任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，均由 FreeRTOS 从 FreeRTOS 管理的堆中分配
静态创建任务：任务的任务控制块以及任务的栈空间所需的内存，需用户分配提供

1.1.任务控制块TCB

FreeRTOS中的每一个已创建任务都包含一个任务控制块，任务控制块是一个结构体变量，FreeRTOS用任务控制块结构体存储任务的属性。FreeRTOS的任务控制块结构体中包含了很多成员变量，但是，大部分的成员变量都是可以通过FreeRTOSConfig.h 配置文件中的配置项宏定义进行裁剪的。

typedef struct tskTaskControlBlock       
{
    volatile StackType_t 	* pxTopOfStack; 						/* 任务栈栈顶，必须为TCB的第一个成员 */
   	ListItem_t 				xStateListItem;           				/* 任务状态列表项 */      
	ListItem_t 				xEventListItem;							/* 任务事件列表项 */     
    UBaseType_t 			uxPriority;                				/* 任务优先级，数值越大，优先级越大 */
    StackType_t 			* pxStack;								/* 任务栈起始地址 */
    char 					pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ]; 	/* 任务名字 */		
	//...省略很多条件编译的成员
} tskTCB;

1.2.动态创建任务xTaskCreate()

typedef struct tskTaskControlBlock * TaskHandle_t;
BaseType_t xTaskCreate
( 	
	TaskFunction_t 						pxTaskCode,		/* 指向任务函数的指针 */				
	const char * const 					pcName, 		/* 任务名字，最大长度configMAX_TASK_NAME_LEN */
	const 	configSTACK_DEPTH_TYPE 		usStackDepth, 	/* 任务堆栈大小，注意字为单位 */
	void * const 						pvParameters,	/* 传递给任务函数的参数 */
	UBaseType_t 						uxPriority,		/* 任务优先级，范围：0 ~ configMAX_PRIORITIES - 1 */
	TaskHandle_t * const 				pxCreatedTask 	/* 任务句柄，就是任务的任务控制块 */
)

【注意：在动态创建任务时，任务句柄是指向TCB的指针】
返回类型：BaseType_t
返回pdPASS：任务创建成功
返回errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY：任务创建失败

实现动态创建任务的流程

此函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行

将宏configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 配置为 1
定义函数入口参数
编写任务函数

动态创建任务的内部实现

申请堆栈内存&任务控制块内存
TCB结构体成员赋值
添加新任务到就绪列表中

详细流程如下图：
在这里插入图片描述

1.3.静态创建任务函数xTaskCreateStatic()

TaskHandle_t xTaskCreateStatic
(
    TaskFunction_t			pxTaskCode,			/* 指向任务函数的指针 */
    const char * const		pcName,				/* 任务函数名 */
    const uint32_t			ulStackDepth, 		/* 任务堆栈大小注意字为单位 */
    void * const			pvParameters, 		/* 传递的任务函数参数 */
    UBaseType_t				uxPriority, 		/* 任务优先级 */
    StackType_t * const		puxStackBuffer, 	/* 任务堆栈，一般为数组，由用户分配 */
    StaticTask_t * const	pxTaskBuffer		/* 任务控制块指针，由用户分配 */
);

【注意：在静态创建任务时，TCB空间由用户申请，其结构与动态TCB类似，任务句柄与TCB关系没有直接关系】
返回类型：TaskHandle_t（任务句柄）
返回NULL：用户没有提供相应的内存，任务创建失败
返回其他：任务句柄，任务创建成功

实现静态创建任务的流程

此函数创建的任务会立刻进入就绪态，由任务调度器调度运行

需将宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 配置为 1
定义空闲任务&定时器任务（可选）的任务堆栈及TCB
实现空闲任务和定时器任务（可选）接口函数：vApplicationGetIdleTaskMemory( ) 、vApplicationGetTimerTaskMemory ( )
定义函数入口参数
编写任务函数

静态创建任务的内部实现

TCB结构体成员赋值
添加新任务到就绪列表中

1.4.任务删除函数vTaskDelete()

void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete);	//参数为待删除任务的任务句柄

被删除的任务将从就绪态任务列表、阻塞态任务列表、挂起态任务列表和事件列表中移除
当传入的参数为NULL，则代表删除任务自身（当前正在运行的任务）
空闲任务会负责释放被删除任务中由系统分配的内存（动态），但是由用户在任务删除前申请的内存（静态），则需要由用户在任务被删除前提前释放，否则将导致内存泄露
【注意：动态创建时，删除任务不是自己，直接释放内存，删除任务是自己，在空闲任务释放内存；静态创建的内存需由用户释放】

实现删除任务的流程

使用删除任务函数，需将宏INCLUDE_vTaskDelete 配置为 1
入口参数输入需要删除的任务句柄（NULL代表删除本身）

删除任务的内部实现

获取所要删除任务的控制块：通过传入的任务句柄，判断所需要删除哪个任务，NULL代表删除自身
将被删除任务移除所在列表：将该任务在所在列表中移除，包括：就绪、阻塞、挂起、事件等列表
判断所需要删除的任务
删除任务自身，需先添加到等待删除列表，内存释放将在空闲任务执行
删除其他任务，释放内存，任务数量–
更新下个任务的阻塞时间：更新下一个任务的阻塞超时时间，以防被删除的任务就是下一个阻塞超时的任务
调度器正在运行且删除任务自身，则需要进行一次任务切换

2.任务创建和删除（动态方法）

实验目的：学会 xTaskCreate( ) 和 vTaskDelete( ) 的使用
实验设计：将设计四个任务：start_task、task1、task2、task3
start_task：用来创建其他的三个任务
task1：实现LED0每500ms闪烁一次
task2：实现LED1每500ms闪烁一次
task3：判断按键KEY0是否按下，按下则删掉task1

3.任务创建和删除（静态方法）

实验目的：学会 xTaskCreateStatic( ) 和 vTaskDelete( ) 的使用
实验设计：将设计四个任务：start_task、task1、task2、task3
start_task：用来创建其他的三个任务
task1：实现LED0每500ms闪烁一次
task2：实现LED1每500ms闪烁一次
task3：判断按键KEY0是否按下，按下则删掉task1

4.总结

在实际的应用中，动态方式创建任务是比较常用的，除非有特殊的需求，一般都会使用动态方式创建任务
静态创建：可将任务堆栈放置在特定的内存位置，并且无需关心对内存分配失败的处理
临界区保护，保护那些不想被打断的程序段，关闭freertos所管理的中断，中断无法打断，滴答中断和PendSV中断无法进行不能实现任务调度

以下是动态创建任务和静态创建任务的区别

	动态创建	静态创建
TCB与堆栈内存	自动分配	手动分配
TCB与任务句柄的关系	句柄是动态TCB的指针	与静态TCB无特定关系
返回值	BaseType_t	TaskHandle_t（句柄）
创建流程	-	额外定义空闲任务与定时器任务（可选）
任务删除	NULL空闲任务删除非NULL直接删除	手动删除
其他	-	不用担心内存分配失败