【FreeRTOS】任务状态改进播放控制

这里写目录标题

1 任务状态
- 1.1 阻塞状态(Blocked)
- 1.2 暂停状态(Suspended)
- 1.3 就绪状态(Ready)
- 1.4 完整的状态转换图
2 举个例子
3 编写代码

在这里插入图片描述

参考《FreeRTOS入门与工程实践(基于DshanMCU-103).pdf》

本节课实现音乐任务的创建，音乐播放的暂停与继续播放，删除任务。

代码为：08_task_priority

重点：使用链表讲解内部原理。

任务状态：09_task_suspend，添加音乐暂停/恢复功能
优先级、链表管理
任务切换、tick

1 任务状态

以前我们很简单地把任务的状态分为两种：运行(Runing)、非运行(Not Running)。对于非运行的状态，还可以继续细分，比如前面的FreeRTOS_04_task_priority中：

Task3执行vTaskDelay后：处于非运行状态，要过3秒种才能再次运行
Task3运行期间，Task1、Task2也处于非运行状态，但是它们随时可以运行
这两种"非运行"状态就不一样，可以细分为：
阻塞状态(Blocked)
暂停状态(Suspended)
就绪状态(Ready)

1.1 阻塞状态(Blocked)

在日常生活的例子中，母亲在电脑前跟同事沟通时，如果同事一直没回复，那么母亲的工作就被卡住了、被堵住了、处于阻塞状态(Blocked)。重点在于：母亲在等待。

在FreeRTOS_04_task_priority实验中，如果把任务3中的vTaskDelay调用注释掉，那么任务1、任务2根本没有执行的机会，任务1、任务2被"饿死"了(starve)。

在实际产品中，我们不会让一个任务一直运行，而是使用"事件驱动"的方法让它运行：

任务要等待某个事件，事件发生后它才能运行
在等待事件过程中，它不消耗CPU资源
在等待事件的过程中，这个任务就处于阻塞状态(Blocked)

在阻塞状态的任务，它可以等待两种类型的事件：

时间相关的事件
- 可以等待一段时间：我等2分钟
- 也可以一直等待，直到某个绝对时间：我等到下午3点
同步事件：这事件由别的任务，或者是中断程序产生
- 例子1：任务A等待任务B给它发送数据
- 例子2：任务A等待用户按下按键
- 同步事件的来源有很多(这些概念在后面会细讲)：
  - 队列(queue)
  - 二进制信号量(binary semaphores)
  - 计数信号量(counting semaphores)
  - 互斥量(mutexes)
  - 递归互斥量、递归锁(recursive mutexes)
  - 事件组(event groups)
  - 任务通知(task notifications)

在等待一个同步事件时，可以加上超时时间。比如等待队里数据，超时时间设为10ms：

10ms之内有数据到来：成功返回
10ms到了，还是没有数据：超时返回

1.2 暂停状态(Suspended)

在日常生活的例子中，母亲正在电脑前跟同事沟通，母亲可以暂停：

好烦啊，我暂停一会
领导说：你暂停一下

FreeRTOS中的任务也可以进入暂停状态，唯一的方法是通过vTaskSuspend函数。函数原型如下：

void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend );

参数xTaskToSuspend表示要暂停的任务，如果为NULL，表示暂停自己。

要退出暂停状态，只能由别人来操作：

别的任务调用：vTaskResume
中断程序调用：xTaskResumeFromISR

实际开发中，暂停状态用得不多。

1.3 就绪状态(Ready)

这个任务完全准备好了，随时可以运行：只是还轮不到它。这时，它就处于就绪态(Ready)。

1.4 完整的状态转换图

完整的状态转换图如下：

在这里插入图片描述

2 举个例子

任务的状态：Ready状态（就绪）和 Running状态（运行）

在这里插入图片描述

现在给小孩喂饭，这个就处于Running状态，回复信息就处于Ready状态，随时可以切换过去
当回复信息时候，这个就处于Running状态，给小孩喂饭就处于Ready状态

Ready状态随时有机会切换为Running状态，只要有机会运行，就称为Running状态，当Running状态被调度出去后，就成了Ready状态

还有其他状态，Blocked（被阻塞，在等待某些event事件），suspend（暂停状态，单纯的不想干活，就只想休息）

在这里插入图片描述
创建播放音乐的任务，这个任务创建好后，就处于Ready状态，这个任务的优先级最高，能运行的时候，它就处于Running状态，当调用vTaskDelay的时候，就处于Blocked状态（等待某些事件），

在这里插入图片描述
当时间到了，就会被唤醒，就变成Ready就绪状态，当能运行的时候，就变成Running状态

suspend暂停状态只能调用vTaskSuspend函数进入

可以自己调用vTaskSuspend进入，也可以别人调用vTaskSuspend函数

3 编写代码

编写代码实现功能：第一次按下播放按键，创建音乐播放任务，再次按下播放按键，暂停音乐播放，再次按下播放按键，恢复音乐播放，按power按键，删除音乐播放任务

工程：09_task_suspend

在默认任务里修改代码，如下：

/**
  * @brief  Function implementing the defaultTask thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
    
    uint8_t dev, data;
    int len;
    uint8_t status;     //状态变量
    uint8_t bRunning;   //是不是正在运行
    
    BaseType_t ret; // long
    TaskHandle_t xSoundTaskHandle = NULL;           // 句柄 初始值是NULL	  
    
    LCD_Init();
    LCD_Clear();

    IRReceiver_Init();
    LCD_PrintString(0, 0, "Waiting Control");

    while (1)   // 在屏幕上输出接收到的键值
    {
        
        /* 读取红外遥控器 */
        if (0 == IRReceiver_Read(&dev, &data))
        {
            if (data == 0x22)   /*play*/
            {
                /* 创建播放音乐的任务 */
                //这里需要判断是否多次按下播放按键，判断句柄是否等于NULL
                if (xSoundTaskHandle == NULL)   /* 句柄等于NULL，才来创建这个任务 */
                {
                    LCD_ClearLine(0, 0);    //清屏
                    LCD_PrintString(0, 0, "Create Task");
                    ret = xTaskCreate(PlayMusic, "SoundTask", 128, NULL, osPriorityNormal+1, &xSoundTaskHandle);
                    bRunning = 1;   //正在运行。等于1
                }
                else
                {
                    /* 要么suspend，要么resume恢复它 */
                    if (bRunning)   //如果bRunning == 1
                    {
                        LCD_ClearLine(0, 0);    //清屏
                        LCD_PrintString(0, 0, "Suspend Task");
                        vTaskSuspend(xSoundTaskHandle);     // 如果任务正在运行，就将任务切换成suspend状态
                        PassiveBuzzer_Control(0);           // Stop Buzzer 停止蜂鸣器，清除噪音
                        bRunning = 0;
                    }
                    else
                    {
                        LCD_ClearLine(0, 0);    //清屏
                        LCD_PrintString(0, 0, "Resume Task");
                        vTaskResume(xSoundTaskHandle);     // 如果任务Suspend，就将任务vTaskResume，恢复
                        bRunning = 1;
                    }
                }
            }
            else if (data == 0xA2)
            {
                /* 删除播放音乐的任务 */
                if (xSoundTaskHandle != NULL)   //如果这个句柄xSoundTaskHandle != NULL，才会删除
                {
                    LCD_ClearLine(0, 0);    //清屏
                    LCD_PrintString(0, 0, "Delete Task");
                    vTaskDelete(xSoundTaskHandle);
                    PassiveBuzzer_Control(0);   // Stop Buzzer 停止蜂鸣器
                    xSoundTaskHandle = NULL;    //删除完成，赋值NULL
                }
            }
            len = LCD_PrintString(0, 6, "Key name: ");
            LCD_PrintString(len, 6, IRReceiver_CodeToString(data));
        }
    }

  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}