freeRTOS中空閑任務(wù)的作用

在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，都會(huì)有空閑任務(wù)的存在，這個(gè)任務(wù)是伴隨著操作系統(tǒng)啟動(dòng)之后而存在的。正常情況來說，系統(tǒng)不掛掉，空閑任務(wù)都會(huì)一直存在。

freeRTOS 調(diào)度器啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)創(chuàng)建空閑任務(wù)，以確保系統(tǒng)中始終存在一個(gè)能夠運(yùn)行的任務(wù)。 它是以最低優(yōu)先級(jí)創(chuàng)建，以確保如果有更高的優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，則空閑任務(wù)不使用任何 CPU 時(shí)間，讓渡出CPU的使用權(quán)給到更高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)去執(zhí)行。

freeRTOS中創(chuàng)建空閑任務(wù)的代碼如下：

xTaskCreate( prvIdleTask,
             configIDLE_TASK_NAME,
             configMINIMAL_STACK_SIZE,
             ( void * ) NULL,
             portPRIVILEGE_BIT,                                     
             &xIdleTaskHandle );

空閑任務(wù)的作用：

（1）釋放內(nèi)存

如果一個(gè)任務(wù)刪除另外的任務(wù)，那個(gè)被刪除的任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g會(huì)被馬上釋放掉；

如果一個(gè)任務(wù)自己刪除了自己，那么這個(gè)刪除自身的任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g是由空閑任務(wù)進(jìn)行回收的，空閑任務(wù)會(huì)去查詢有沒有自己刪除自己的任務(wù)，如果有就會(huì)去回收這個(gè)任務(wù)的TCB塊和堆?？臻g。如下：

（2）處理空閑優(yōu)先級(jí)任務(wù)

在freeRTOS中，如果使用搶占式的調(diào)度方式，具有相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)是通過時(shí)間片的方式獲取CPU使用權(quán)限的。通過時(shí)間片共享同一個(gè)優(yōu)先級(jí)的多個(gè)任務(wù)，如果共享的優(yōu)先級(jí)大于空閑優(yōu)先級(jí)，并假設(shè)沒有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，這些任務(wù)應(yīng)該獲得相同的處理器時(shí)間。

但是在空閑任務(wù)優(yōu)先級(jí)相同的情況下，這點(diǎn)是有些不同的。

如果有與空閑任務(wù)相同的優(yōu)先級(jí)的其他任務(wù)，在宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 為1時(shí)，空閑任務(wù)是不必等到時(shí)間片耗盡再進(jìn)行任務(wù)切換的。意思是：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)到空閑任務(wù)執(zhí)行時(shí)，如果這個(gè)時(shí)候檢查到還有其他的任務(wù)處于就緒狀態(tài)，空閑任務(wù)就直接把cpu執(zhí)行權(quán)交給其他的任務(wù)，而不需要等待空閑任務(wù)的時(shí)間片使用完。

當(dāng)然，這種情況是需要滿足下面的條件才能夠?qū)崿F(xiàn)的：

1）系統(tǒng)調(diào)度方式使用的是搶占式的方式
2）有與空閑任務(wù)相同優(yōu)先級(jí)的其他任務(wù)
3）宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 設(shè)置為 1

如下例所示：

假設(shè)有三個(gè)任務(wù)A、B、C，他們的任務(wù)優(yōu)先級(jí)與空閑任務(wù)I相同，并且宏 configIDLE_SHOULD_YIELD 為 1，那么任務(wù)A、B、C、I 的執(zhí)行如下圖演示：

假設(shè)上下文切換周期性的發(fā)生在T0、T1…T6時(shí)刻，當(dāng)T2時(shí)刻是空閑任務(wù)執(zhí)行，然后發(fā)現(xiàn)任務(wù)A處于就緒，空閑任務(wù)I就會(huì)把cpu使用權(quán)讓給任務(wù)A。但是這個(gè)時(shí)候下，任務(wù)A執(zhí)行的時(shí)間片變短，因?yàn)榭臻e任務(wù)I占據(jù)了一部分的時(shí)間。這樣相比之下，任務(wù)A比任務(wù)B、C的執(zhí)行時(shí)間就變短了。

有什么辦法解決這個(gè)問題嗎？可以按照下面的方法考慮一下：

1）將跟空閑任務(wù)優(yōu)先級(jí)相同的其他任務(wù)使用空閑鉤子函數(shù)實(shí)現(xiàn)；
2）用戶任務(wù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)大于空閑任務(wù)的優(yōu)先級(jí)；
3）設(shè)置 configIDLE_SHOULD_YIELD 為 0，不讓空閑任務(wù)讓出cpu使用權(quán)；

（3）執(zhí)行空閑任務(wù)鉤子函數(shù)

空閑任務(wù)鉤本質(zhì)就是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)需要用戶去實(shí)現(xiàn)，但是RTOS中規(guī)定了函數(shù)的名字和參數(shù)。如下：

voidvApplicationIdleHook(void);

這個(gè)鉤子函數(shù)在每個(gè)空閑任務(wù)周期都會(huì)被調(diào)用。

要使用這個(gè)鉤子函數(shù)的話，還需要再FreeRTOSConfig.h文件中將一個(gè)宏置 1，如下：

#define configUSE_IDLE_HOOK 1

特別要注意的是：空閑任務(wù)的鉤子函數(shù)里面不可以調(diào)用會(huì)引起阻塞的API，比如消息隊(duì)列、vTaskDelay()、消息郵箱、信號(hào)量之類的。