FreeRTOS實時操作系統的內核控制是什么

這篇文章主要介紹“FreeRTOS實時操作系統的內核控制是什么”，在日常操作中，相信很多人在FreeRTOS實時操作系統的內核控制是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”FreeRTOS實時操作系統的內核控制是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

前言

內核控制的一些功能需要移植層提供，為了方便移植，這些API函數用宏來實現，比如上下文切換、進入和退出臨界區、禁止和使能可屏蔽中斷。內核控制函數還包括啟動和停止調度器、掛起和恢復調度器以及用于低功耗模式的調整系統節拍函數。

1.強制上下文切換宏

      taskYIELD：用于強制上下文切換的宏。在中斷服務程序中的等價版本為portYIELD_FROM_ISR，這也是個宏，其實現取決于移植層。

      用于上下文切換的實際代碼由移植層提供。對于Cortex-M3硬件，這個宏會引起PendSV中斷。

2.進入臨界區宏

      taskENTER_CRITICAL：用于進入臨界區的宏。在臨界區中不會發生上下文切換。

     進入臨界區的實際代碼由移植層提供，對于Cortex-M3硬件，先禁止所有RTOS可屏蔽中斷，這可以通過向basepri 寄存器寫入configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY來實現。basepri寄存器被設置成某個值后，所有優先級號大于等于此值的中斷都被禁止，但若被設置為0，則不關閉任何中斷，0為默認值。然后臨界區嵌套計數器增1。

3.退出臨界區宏

      taskEXIT_CRITICAL：用于退出臨界區的宏。

      退出臨界區的實際代碼有移植層提供，對于Cortex-M3硬件，先將臨界區嵌套計數器減1，如果臨界區計數器為零，則使能所有RTOS可屏蔽中斷，這可以通過向basepri 寄存器寫入0來實現。

4.禁止可屏蔽中斷宏

      taskDISABLE_INTERRUPTS：禁止所有RTOS可屏蔽中斷。在調用宏taskENTER_CRITICAL進入臨界區時，也會間接調用該宏禁止所有RTOS可屏蔽中斷。

5.使能可屏蔽中斷宏

      taskENABLE_INTERRUPTS：使能所有RTOS可屏蔽中斷。在調用宏taskEXIT_CRITICAL退出臨界區時，也會間接調用該宏使能所有RTOS可屏蔽中斷。

6.啟動調度器

6.1函數描述

void vTaskStartScheduler( void );

      啟動RTOS調度器，之后RTOS內核控制哪個任務執行以及何時執行。

      當調用vTaskStartScheduler()后，空閑任務被自動創建。如果configUSE_TIMERS被設置為1，定時器后臺任務也會被創建。

      如果vTaskStartScheduler()成功執行，則該函數不會返回，直到有任務調用了vTaskEndScheduler()。如果因為RAM不足而無法創建空閑任務，該函數也可能執行失敗，并會立刻返回調用處。

7.停止調度器

7.1函數描述

void vTaskEndScheduler( void );

      僅用于x86硬件架構中。

      停止RTOS內核系統節拍時鐘。所有創建的任務自動刪除并停止多任務調度。

8.掛起調度器

8.1函數描述

void vTaskSuspendAll( void );

      掛起調度器，但不禁止中斷。當調度器掛起時，不會進行上下文切換。調度器掛起后，正在執行的任務會一直繼續執行，內核不再調度（意味著當前任務不會被切換出去），直到該任務調用了xTaskResumeAll ()函數。

      內核調度器掛起期間，那些可以引起上下文切換的API函數（如vTaskDelayUntil()、xQueueSend()等）決不可使用。

9.恢復被掛起的調度器

9.1函數描述

BaseType_t xTaskResumeAll( void );

      恢復因調用vTaskSuspendAll()函數而掛起的實時內核調度器。xTaskResumeAll()僅恢復調度器，它不會恢復那些被vTaskSuspend()函數掛起的任務。

9.2返回值

      返回pdTRUE 表示恢復調度器引起了一次上下文切換，否則，返回pdFALSE。

9.3用法舉例

 voidvTask1( void * pvParameters )
 {
     for( ;; )
     {
         /* 任務代碼寫在這里 */
         /* ... */
         /* 有些時候，某個任務希望可以連續長時間的運行，但這時不能使用taskENTER_CRITICAL ()/taskEXIT_CRITICAL ()的方法，這樣會屏蔽掉中斷，引起中斷丟失，包括系統節拍時鐘。可以使用vTaskSuspendAll ()停止RTOS內核調度：*/
         xTaskSuspendAll ();
         /* 執行操作代碼放在這里。這樣不用進入臨界區就可以連續長時間執行了。在這期間，中斷仍然會得到響應，RTOS內核系統節拍時鐘也會繼續保持運作 */
         /* ... */
         /* 操作結束，重新啟動RTOS內核 。我們想強制進行一次上下文切換，但是如果恢復調度器的時候已經執行了上下文切換，再執行一次是沒有意義的，因此會進行一次判斷。*/
         if( !xTaskResumeAll () )
         {
              taskYIELD ();
         }
     }
 }

10.調整系統節拍

10.1函數描述

void vTaskStepTick( TickType_txTicksToJump );

      如果RTOS使能tickless空閑功能，每當只有空閑任務被執行時，系統節拍時鐘中斷將會停止，微控制器進入低功耗模式。當微控制器退出低功耗后，系統節拍計數器必須被調整，將進入低功耗的時間彌補上。

      如果FreeRTOS移植文件中定義了宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體，則函數vTaskStepTick用于在這個宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體內部調整系統節拍計數器。函數vTaskStepTick是一個全局函數，所以也可以在宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()實體中重寫該函數。

      在文件FreeRTOSConfig.h中，宏configUSE_TICKLESS_IDLE必須設置為1，此函數才有效。

10.2參數描述

xTickToJump：時間值，單位是系統節拍周期，表示微處理器進入低功耗的時間，函數根據這個值來調整系統節拍計數器的值。

10.3用法舉例

/* 首先定義宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()。宏參數指定要進入低功耗（睡眠）的時間，單位是系統節拍周期。*/#defineportSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP( xIdleTime ) vApplicationSleep( xIdleTime ) /* 定義被宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()調用的函數 */void vApplicationSleep(TickType_t xExpectedIdleTime ){ unsigned long ulLowPowerTimeBeforeSleep,ulLowPowerTimeAfterSleep; /* 從時鐘源獲取當前時間，當微控制器進入低功耗的時候，這個時鐘源必須在運行 */ ulLowPowerTimeBeforeSleep =ulGetExternalTime(); /*停止系統節拍時鐘中斷。*/ prvStopTickInterruptTimer(); /* 配置一個中斷，當指定的睡眠時間達到后，將處理器從低功耗中喚醒。這個中斷源必須在微控制器進入低功耗時也可以工作。*/ vSetWakeTimeInterrupt( xExpectedIdleTime ); /*進入低功耗 */ prvSleep(); /* 確定微控制器進入低功耗模式持續的真正時間。因為其它中斷也可能使得微處理器退出低功耗模式。注意：在調用宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()之前，調度器應該被掛起，portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()返回后，再將調度器恢復。因此，這個函數未完成前，不會執行其它任務。*/ ulLowPowerTimeAfterSleep =ulGetExternalTime(); /*調整內核系統節拍計數器。*/ vTaskStepTick( ulLowPowerTimeAfterSleep –ulLowPowerTimeBeforeSleep ); /*重新啟動系統節拍時鐘中斷。*/ prvStartTickInterruptTimer();}/* 首先定義宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()。宏參數指定要進入低功耗（睡眠）的時間，單位是系統節拍周期。*/
#defineportSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP( xIdleTime ) vApplicationSleep( xIdleTime )
 /* 定義被宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()調用的函數 */
void vApplicationSleep(TickType_t xExpectedIdleTime )
{
    unsigned long ulLowPowerTimeBeforeSleep,ulLowPowerTimeAfterSleep;
     /* 從時鐘源獲取當前時間，當微控制器進入低功耗的時候，這個時鐘源必須在運行 */
    ulLowPowerTimeBeforeSleep =ulGetExternalTime();
     /*停止系統節拍時鐘中斷。*/
    prvStopTickInterruptTimer();
     /* 配置一個中斷，當指定的睡眠時間達到后，將處理器從低功耗中喚醒。這個中斷源必須在微控制器進入低功耗時也可以工作。*/
    vSetWakeTimeInterrupt( xExpectedIdleTime );
     /*進入低功耗 */
    prvSleep();
     /* 確定微控制器進入低功耗模式持續的真正時間。因為其它中斷也可能使得微處理器退出低功耗模式。注意：在調用宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()之前，調度器應該被掛起，portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()返回后，再將調度器恢復。因此，這個函數未完成前，不會執行其它任務。*/
    ulLowPowerTimeAfterSleep =ulGetExternalTime();
            /*調整內核系統節拍計數器。*/
    vTaskStepTick( ulLowPowerTimeAfterSleep –ulLowPowerTimeBeforeSleep );
    /*重新啟動系統節拍時鐘中斷。*/
    prvStartTickInterruptTimer();
}

到此，關于“FreeRTOS實時操作系統的內核控制是什么”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！