FreeRTOS任务切换解析

说明:嵌入式系统FreeRTOS任务切换牵涉到具体硬件体系结构的支持，（堆栈类型，寄存器种类，工作模式等不同）

下面根据CortexM3内核---STM32处理器---进行介绍：

一：启动第一个任务，

二：portYIELD_WITHIN_API（任务切换）包括 创建任务，

 一：内核刚刚启动时候，第一个任务是怎样跑起来的。

1.1：主函数：main(){

 

 prvSetupHardware();//初始化硬件（处理器IO，初始化等）

 

//创建第一个任务  vTestTask.任务创建参考----FreeRTOS任务管理与控制--------

 xTaskCreate( vTestTask, ( signed portCHAR *) "Test", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, (tskIDLE_PRIORITY+1), NULL);

 

//开启内核运行，调度便由此开始。

vTaskStartScheduler();

 

}

1.2：内部调用的函数   在内核文件task.c中实现。

下面解析：VTastStartScheduler的实现：

void vTaskStartScheduler( void )
{
portBASE_TYPE xReturn;

 
 xReturn = xTaskCreate( prvIdleTask, ( signed char * ) "IDLE", tskIDLE_STACK_SIZE, ( void * ) NULL, ( tskIDLE_PRIORITY | portPRIVILEGE_BIT ), ( xTaskHandle * ) NULL );

 if( xReturn == pdPASS )
 {
  

  。。。。任务运行之前禁止中断的发生，时钟中断将对任务进行轮询。当第一个任务运行的时候开启中断。。。
  portDISABLE_INTERRUPTS();

  xSchedulerRunning = pdTRUE;
  xTickCount = ( portTickType ) 0;

  
  portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS();

  //下面这个函数，实现调度
  if( xPortStartScheduler() )
  {
   
  }
  else
  {
   
  }
 }
}

1.3内部第二个函数，在Port.c文件中实现。

xPortStartScheduler代码如下：

portBASE_TYPE xPortStartScheduler( void )
{
 
 *(portNVIC_SYSPRI2) |= portNVIC_PENDSV_PRI;
 *(portNVIC_SYSPRI2) |= portNVIC_SYSTICK_PRI;

 
 prvSetupTimerInterrupt();
 
 
 uxCriticalNesting = 0;

 
 vPortStartFirstTask();

 
 return 0;

 1.4;内部第三个函数vPortStartFirstTask

会变函数，用NVIC SVC软中断实现

__asm void vPortStartFirstTask( void )
{
 PRESERVE8

 
 ldr r0, =0xE000ED08
 ldr r0, [r0]
 ldr r0, [r0]
 
 msr msp, r0
 
 svc 0
}

 ldr r1, [r3]    
 ldr r0, [r1]    
 ldmia r0!, {r4-r11}  
 msr psp, r0     
 mov r0, #0
 msr basepri, r0
 orr r14, #0xd    
 bx r14      
}

 二：利用宏实现任务切换   portYIELD_WITHIN_API();

 

 #define portYIELD_WITHIN_API portYIELD

#define portYIELD()     vPortYieldFromISR()

利用PendSV异常实现任务切换

void vPortYieldFromISR( void )
{
 
 *(portNVIC_INT_CTRL) = portNVIC_PENDSVSET;
}

出现portYIELD_WITHIN_API的地方有以下几处：

2.1:任务创建，如果创建的任务优先级比正在运行的高，进行切换

 if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
  {
   
   if( pxCurrentTCB->uxPriority < uxPriority )
   {
    portYIELD_WITHIN_API();
   }
  }

2.2：任务删除（删除自己）

 
  if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
  {
   if( ( void * ) pxTaskToDelete == NULL )
   {
    portYIELD_WITHIN_API();
   }
  }

2.3：任务延时vTaskDelayUntil   vTaskDelay

 

如果延时时间没有到，强迫切换
  if( !xAlreadyYielded )
  {
   portYIELD_WITHIN_API();
  }

2.4：任务优先级设置vTaskPrioritySet

2.4.1：

    The priority of another task is being raised，

      其他某个任务优先级变高. 

    
      xYieldRequired = pdTRUE;标志变量。

2.4.2： 设置自己的优先级变低。

     xYieldRequired = pdTRUE; 标志变量

判断标志变量的数值：

 if( xYieldRequired == pdTRUE )
    {
     portYIELD_WITHIN_API();
    }

2.5：任务挂起 vTaskSuspend 只能挂起自己

if( pxTaskToSuspend == pxCurrentTCB )
   {
    pxTaskToSuspend = NULL;
   }

 
  if( ( void * ) pxTaskToSuspend == NULL )
  {
   portYIELD_WITHIN_API();
  }

2.6：任务唤醒  只能唤醒其他任务  vTaskResume

 
     if( pxTCB->uxPriority >= pxCurrentTCB->uxPriority )
     {
      
      portYIELD_WITHIN_API();
     }

2.7：xTaskResumeAll

 
    while( ( pxTCB = ( tskTCB * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY(  ( ( xList * ) &xPendingReadyList ) ) ) != NULL )
    {
     vListRemove( &( pxTCB->xEventListItem ) );
     vListRemove( &( pxTCB->xGenericListItem ) );
     prvAddTaskToReadyQueue( pxTCB );

     
     if( pxTCB->uxPriority >= pxCurrentTCB->uxPriority )
     {
      xYieldRequired = pdTRUE;
     }
    }

    
    if( uxMissedTicks > ( unsigned portBASE_TYPE ) 0 )
    {
     while( uxMissedTicks > ( unsigned portBASE_TYPE ) 0 )
     {
      vTaskIncrementTick();
      --uxMissedTicks;
     }

     
     #if configUSE_PREEMPTION == 1
     {
      xYieldRequired = pdTRUE;
     }
     #endif
    }

    if( ( xYieldRequired == pdTRUE ) || ( xMissedYield == pdTRUE ) )
    {
     xAlreadyYielded = pdTRUE;
     xMissedYield = pdFALSE;
     portYIELD_WITHIN_API();
    }
   }
  }