https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/Documentation/00-OverviewFreeRTOS 官方文档： https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/Documentation/00-Overview

FreeRTOS任务管理简介

FreeRTOS 核心是多任务调度，任务管理则是对任务的「创建、调度、状态切换、删除」等全生命周期操作的管控，核心目标是让多个任务按优先级有序共享 CPU 资源，实现实时响应。

一、任务的核心概念

任务是什么？

• 任务是 FreeRTOS 中最小的执行单元，本质是一段独立的无限循环代码（通常包含业务逻辑，如 “LED 闪烁”“数据处理”），拥有自己的栈空间（存储局部变量、寄存器状态）和优先级。

void taskfunction(void *argument)
{
	for(;;)
	{
		printf("task runing!\n");
		//延时	TICK_RATE_HZ ---1000
		vTaskDelay(1000);
	}
}

任务的优先级

FreeRTOS 任务优先级是 任务调度的核心依据，直接决定任务抢占 CPU 的权限 —— 高优先级任务能打断低优先级任务执行，同优先级任务按时间片轮流执行。

#define configMAX_PRIORITIES                     ( 56 )

• 默认范围：0（最低优先级）~ configMAX_PRIORITIES - 1（最高优先级）；
• 数值含义：数值越大，优先级越高（与部分 RTOS 相反，需重点注意）；

任务管理核心 API（常用操作） 

一、创建任务

创建任务
xTaskCreate
xTaskCreateStatic

1.xTaskCreate()函数

函数原型：
BaseType_t xTaskCreate(	TaskFunction_t pxTaskCode,
							const char * const pcName,		/*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
							const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
							void * const pvParameters,
							UBaseType_t uxPriority,
							TaskHandle_t * const pxCreatedTask )
函数功能：
动态创建任务（推荐，资源自动分配 / 释放）
参数说明：
TaskFunction_t pxTaskCode
类型：TaskFunction_t 是 FreeRTOS 定义的任务函数指针类型，原型为 void (*TaskFunction_t)(void *pvParameters)；
const char * const pcName
类型：常量字符串指针（双重 const 表示字符串内容和指针本身都不可修改）；
作用：任务名称，仅用于 调试和追踪（如通过调试工具查看任务列表），对任务运行无实际影响；
要求：长度建议不超过 configMAX_TASK_NAME_LEN（FreeRTOSConfig.h 中配置，默认 16 个字符）；
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth
类型：configSTACK_DEPTH_TYPE 是 FreeRTOS 定义的栈深度类型（本质是 uint16_t 或 uint32_t，由移植层决定）；
作用：指定任务栈的大小（单位：StackType_t 元素个数，而非字节数）；
可通过 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 启用栈溢出检测，避免栈太小导致崩溃。
void * const pvParameters
类型：void* 通用指针（可传递任意类型数据）；
作用：创建任务时，向任务函数传递参数（任务函数的唯一参数）；
无需传递参数：设为 NULL（最常用）；
传递单个变量：直接取变量地址（需确保变量生命周期足够）；
传递多个参数：用结构体封装，传递结构体地址；
UBaseType_t uxPriority
类型：UBaseType_t 是 FreeRTOS 定义的无符号基础类型（32 位架构下为 uint32_t）；
作用：指定任务的优先级；
高优先级任务会抢占低优先级任务，同优先级任务按时间片轮流执行；
避免将过多任务设为最高优先级（会导致低优先级任务 “饿死”）。
TaskHandle_t * const pxCreatedTask
类型：TaskHandle_t（任务句柄类型）的指针，属于「输出参数」；
作用：任务创建成功后，FreeRTOS 会将该任务的句柄写入该指针指向的变量，后续可通过该句柄操作任务（如挂起、删除、修改优先级）；
需后续操作任务：定义 TaskHandle_t 变量，传递其地址（如 &xLEDTaskHandle）；
无需后续操作：设为 NULL（无需保存句柄）。

2.xTaskCreateStatic()函数

函数原型：
TaskHandle_t xTaskCreateStatic(	TaskFunction_t pxTaskCode,
									const char * const pcName,		/*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
									const uint32_t ulStackDepth,
									void * const pvParameters,
									UBaseType_t uxPriority,
									StackType_t * const puxStackBuffer,
									StaticTask_t * const pxTaskBuffer )
函数功能：
动态创建的 xTaskCreate() 核心区别是：任务栈和任务控制块（TCB）的内存需用户手动分配（静态内存，如全局数组、静态数组），不依赖 FreeRTOS 动态堆。
参数说明：
TaskFunction_t pxTaskCode
类型：TaskFunction_t 是 FreeRTOS 定义的任务函数指针类型，原型为 void (*TaskFunction_t)(void *pvParameters)；
const char * const pcName
类型：常量字符串指针（双重 const 表示字符串内容和指针本身都不可修改）；
作用：任务名称，仅用于 调试和追踪（如通过调试工具查看任务列表），对任务运行无实际影响；
要求：长度建议不超过 configMAX_TASK_NAME_LEN（FreeRTOSConfig.h 中配置，默认 16 个字符）；
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth
类型：configSTACK_DEPTH_TYPE 是 FreeRTOS 定义的栈深度类型（本质是 uint16_t 或 uint32_t，由移植层决定）；
作用：指定任务栈的大小（单位：StackType_t 元素个数，而非字节数）；
可通过 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 启用栈溢出检测，避免栈太小导致崩溃。
void * const pvParameters
类型：void* 通用指针（可传递任意类型数据）；
作用：创建任务时，向任务函数传递参数（任务函数的唯一参数）；
无需传递参数：设为 NULL（最常用）；
传递单个变量：直接取变量地址（需确保变量生命周期足够）；
传递多个参数：用结构体封装，传递结构体地址；
UBaseType_t uxPriority
类型：UBaseType_t 是 FreeRTOS 定义的无符号基础类型（32 位架构下为 uint32_t）；
作用：指定任务的优先级；
高优先级任务会抢占低优先级任务，同优先级任务按时间片轮流执行；
避免将过多任务设为最高优先级（会导致低优先级任务 “饿死”）。
StackType_t * const puxStackBuffer
类型：StackType_t（任务栈元素类型，32 位架构下 = uint32_t）的指针；
作用：指向用户提前静态分配的任务栈缓冲区（如全局数组、静态数组），FreeRTOS 会直接使用该缓冲区作为任务栈，不再从动态堆分配；
要求：
必须是静态内存（全局变量、static 变量），不能是局部变量（函数退出后内存销毁，任务运行崩溃）。
StaticTask_t * const pxTaskBuffer
类型：StaticTask_t（静态任务控制块类型）的指针；
作用：指向用户提前静态分配的任务控制块（TCB），TCB 用于存储任务的优先级、栈指针、状态等核心信息，FreeRTOS 不再从动态堆分配 TCB；
要求：
必须是静态内存（全局变量、static 变量），不能是局部变量。

二、删除任务

vTaskDelete()函数

函数原型
void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete )
函数功能：
从 RTOS 内核管理中移除任务。要删除的任务将从所有就绪、 阻塞、挂起和事件列表中移除。
参数说明：
TaskHandle_t xTaskToDelete
要删除的任务的句柄。如果传递 NULL，会删除调用任务。
注：空闲任务负责释放由 RTOS 内核分配给已删除任务的 内存。因此，如果应用程序调用了 
vTaskDelete()，请务必确保空闲任务获得足够的微控制器处理时间。任务代码分配的内存不会自动释放， 应在任务删除之前手动释放。

三、任务的挂起和恢复

1.vTaskSuspend()函数

函数原型
void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend )
函数功能：
挂起任意任务。无论任务优先级如何，任务被挂起后将永远无法获取任何微控制器处理时间
对 vTaskSuspend的调用不会累积次数
参数说明：
TaskHandle_t xTaskToSuspend
被挂起的任务句柄。传递空句柄将导致调用任务被挂起。

2.vTaskResume()函数

函数原型
void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume )
函数功能：
恢复已挂起的任务,因一次或多次调用 vTaskSuspend() 而挂起的任务可通过单次调用
参数说明：
TaskHandle_t xTaskToResume
需要恢复挂起任务的句柄

四、任务延时

1.vTaskDelay()函数

函数原型
void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )
函数功能：
调用该函数后，当前任务会放弃CPU使用权，进入阻塞状态，直到指定的tick数过去后才会重新进入就绪
状态，等待调度器再次调度。
注：vTaskDelay实现的是相对延时，即从调用函数的时刻开始计算延时时间

参数说明：
const TickType_t xTicksToDelay
表示阻塞的时钟节拍数（tick），而非实际时间（毫秒/秒）
延时时间 = 节拍数 × 系统节拍周期（configTICK_RATE_HZ 决定）
//#define configTICK_RATE_HZ                       ((TickType_t)1000)

2.vTaskDelayUntil()函数

函数原型
void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime, 
                    const TickType_t xTimeIncrement )
函数功能：
将任务延迟到指定时间。此函数可以由周期性任务使用， 来确保恒定的执行频率。
参数说明：
TickType_t * const pxPreviousWakeTime
类型：TickType_t（系统节拍计数类型，32 位架构下为 uint32_t）的指针；
作用：
输入：存储「上一次任务唤醒 / 执行的时刻」（第一次调用需初始化）；
输出：函数内部自动更新为「本次任务唤醒的时刻」，供下次调用使用；
要求：
必须是任务内的静态变量（static）或全局变量（需保持生命周期，记录上一次时间）；
第一次调用前必须初始化（用 xTaskGetTickCount() 获取当前系统节拍数）。
const TickType_t xTimeIncrement
类型：TickType_t，表示任务的「固定执行间隔」（单位：系统节拍 Tick）；
换算：实际间隔时间 = xTimeIncrement × 节拍周期（默认 1Tick=1ms，xTimeIncrement=1000 对应 1 秒）；
要求：间隔必须大于任务单次执行的耗时（否则任务会一直运行，无阻塞时间）。

绝对延时 vs 相对延时

• vTaskDelay(x)（相对延时）：从「函数调用时刻」开始计时，延时 x 个节拍后唤醒。若任务被高优先级任务抢占，实际执行间隔会变长（累计误差）；
  • eg：任务 A 每 1000ms 执行一次，若某次被高优先级任务抢占 200ms，下次执行间隔会变成 1200ms；
• vTaskDelayUntil(&prev, x)（绝对延时）：以「上一次唤醒时刻」为基准，计算下一次唤醒时刻（prev + x），确保任务执行间隔严格为 x 个节拍，无累计误差；
  • eg：任务 A 上一次唤醒时刻是 t0，调用后会阻塞到 t0 + 1000 时刻唤醒，即使被抢占，后续仍按固定间隔执行。

五、任务状态转换

FreeRTOS 任务有 5 种核心状态，调度器的核心工作就是触发状态切换，确保高优先级任务优先执行。

typedef enum
{
	eRunning = 0,	//任务自身查询自己的状态时，返回此值（仅当前正在占用 CPU 执行的任务会自报该状态）
	eReady,			//任务已就绪，等待 CPU 调度（处于「就绪列表」或「挂起就绪列表」，具备执行条件但暂未获得 CPU）
	eBlocked,		//任务阻塞状态（因等待资源、信号量、延时等主动放弃 CPU，需等待特定事件触发才能恢复就绪）
	eSuspended,		//任务挂起状态：1. 主动调用 vTaskSuspend() 挂起；2. 阻塞状态且超时时间为无限（portMAX_DELAY）
	eDeleted,		//任务已被删除（调用 vTaskDelete()），但对应的 TCB（任务控制块）尚未被系统回收释放
	eInvalid			//无效状态（用于错误处理）
} eTaskState;

六、任务调度

什么是任务调度？

FreeRTOS 中的任务调度，本质是「操作系统内核（调度器）按预设规则，在多个任务间分配 CPU 执行权」的过程 —— 简单说就是 “决定哪个任务该占用 CPU 运行、哪个任务该暂停等待”，最终实现 “多任务并发执行” 的效果（实际是 CPU 快速切换任务，宏观上看起来多个任务同时运行）。

osStatus_t osKernelStart (void) {
  osStatus_t stat;

  if (IS_IRQ()) {
    stat = osErrorISR;
  }
  else {
    if (KernelState == osKernelReady) {
      KernelState = osKernelRunning;
      vTaskStartScheduler();
      stat = osOK;
    } else {
      stat = osError;
    }
  }

  return (stat);
}

任务调度机制（核心原理）

FreeRTOS 调度器的核心是「抢占式调度 + 时间片调度」，确保实时性：

• 抢占式调度（默认启用）：

  • 高优先级任务就绪时，会立即抢占低优先级任务的 CPU 资源（无论低优先级任务是否执行完）；
  • 例：任务 A（优先级 5）正在运行，任务 B（优先级 8）延时结束进入就绪态，调度器会立即切换到任务 B 执行。

• 时间片调度（默认启用）：

  • 同优先级任务轮流占用 CPU，每个任务的时间片长度 = 系统节拍周期（默认 1ms）；
  • 例：两个优先级为 5 的任务，会交替执行，每个任务每次执行 1ms。

• 协作式调度：

  • 抢占式调度和时间片轮转可以同时存在，当有高优先级任务就绪时，运行高优先级任务；当最高优先级的任务有好几个时，这几个任务可以以时间片轮转方式调度。

PendSV_Handler:
    ; 1. 保存当前任务的上下文（补充保存 CPU 未自动压栈的寄存器）
    MRS     R0, PSP                 ; 读取当前任务的栈指针（PSP，任务模式栈指针）
    STMFD   R0!, {R4-R11}           ; 将 R4~R11 寄存器压入当前任务栈（CPU 未自动压栈）
    LDR     R1, =pxCurrentTCB       ; 读取当前任务的 TCB 指针
    STR     R0, [R1]                ; 更新 TCB 中的栈指针（保存当前栈位置）

    ; 2. 调用调度器函数 vTaskSwitchContext()，选择下一个要执行的任务（C 函数）
    PUSH    {LR}                    ; 保存返回地址（LR）
    BL      vTaskSwitchContext      ; 调度器选择目标任务，更新 pxCurrentTCB 为目标任务 TCB
    POP     {LR}                    ; 恢复 LR

    ; 3. 恢复目标任务的上下文
    LDR     R0, =pxCurrentTCB       ; 读取目标任务的 TCB 指针
    LDR     R0, [R0]                ; 读取目标任务的栈指针
    LDMFD   R0!, {R4-R11}           ; 从目标任务栈中弹出 R4~R11 寄存器
    MSR     PSP, R0                 ; 恢复目标任务的栈指针（PSP）

    ; 4. 退出 PendSV 中断，恢复 CPU 自动压栈的寄存器，执行目标任务
    BX      LR                      ; 退出中断，PC 指向目标任务的下一条指令