FreeRTOS系列第13篇---FreeRTOS内核控制

Posted 2020-09-22 lytwajue

      内核控制的一些功能须要移植层提供，为了方便移植。这些API函数用宏来实现，比方上下文切换、进入和退出临界区、禁止和使能可屏蔽中断。内核控制函数还包含启动和停止调度器、挂起和恢复调度器以及用于低功耗模式的调整系统节拍函数。

1.强制上下文切换宏

      taskYIELD：用于强制上下文切换的宏。

在中断服务程序中的等价版本号为portYIELD_FROM_ISR。这也是个宏，事实上现取决于移植层。

      用于上下文切换的实际代码由移植层提供。对于Cortex-M3硬件。这个宏会引起PendSV中断。

2.进入临界区宏

      taskENTER_CRITICAL：用于进入临界区的宏。在临界区中不会发生上下文切换。

     进入临界区的实际代码由移植层提供，对于Cortex-M3硬件，先禁止全部RTOS可屏蔽中断，这能够通过向basepri 寄存器写入configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY来实现。basepri寄存器被设置成某个值后，全部优先级号大于等于此值的中断都被禁止。但若被设置为0。则不关闭不论什么中断。0为默认值。然后临界区嵌套计数器增1。

3.退出临界区宏

      taskEXIT_CRITICAL：用于退出临界区的宏。

      退出临界区的实际代码有移植层提供。对于Cortex-M3硬件。先将临界区嵌套计数器减1。假设临界区计数器为零，则使能全部RTOS可屏蔽中断。这能够通过向basepri 寄存器写入0来实现。

4.禁止可屏蔽中断宏

      taskDISABLE_INTERRUPTS：禁止全部RTOS可屏蔽中断。

在调用宏taskENTER_CRITICAL进入临界区时，也会间接调用该宏禁止全部RTOS可屏蔽中断。

5.使能可屏蔽中断宏

      taskENABLE_INTERRUPTS：使能全部RTOS可屏蔽中断。在调用宏taskEXIT_CRITICAL退出临界区时，也会间接调用该宏使能全部RTOS可屏蔽中断。

6.启动调度器

6.1函数描写叙述

      void vTaskStartScheduler( void );

      启动RTOS调度器。之后RTOS内核控制哪个任务运行以及何时运行。

      当调用vTaskStartScheduler()后，空暇任务被自己主动创建。假设configUSE_TIMERS被设置为1，定时器后台任务也会被创建。

      假设vTaskStartScheduler()成功运行，则该函数不会返回，直到有任务调用了vTaskEndScheduler()。假设由于RAM不足而无法创建空暇任务，该函数也可能运行失败。并会立马返回调用处。

7.停止调度器

7.1函数描写叙述

      void vTaskEndScheduler( void );

      仅用于x86硬件架构中。

      停止RTOS内核系统节拍时钟。全部创建的任务自己主动删除并停止多任务调度。

8.挂起调度器

8.1函数描写叙述

      void vTaskSuspendAll( void );

      挂起调度器。但不禁止中断。当调度器挂起时，不会进行上下文切换。

调度器挂起后。正在运行的任务会一直继续运行，内核不再调度（意味着当前任务不会被切换出去），直到该任务调用了xTaskResumeAll ()函数。

      内核调度器挂起期间，那些能够引起上下文切换的API函数（如vTaskDelayUntil()、xQueueSend()等）决不可使用。

9.恢复被挂起的调度器

9.1函数描写叙述

      BaseType_t xTaskResumeAll( void );

      恢复因调用vTaskSuspendAll()函数而挂起的实时内核调度器。xTaskResumeAll()仅恢复调度器，它不会恢复那些被vTaskSuspend()函数挂起的任务。

9.2返回值

      返回pdTRUE 表示恢复调度器引起了一次上下文切换，否则，返回pdFALSE。

9.3使用方法举例

 voidvTask1( void * pvParameters )
 {
     for( ;; )
     {
         /* 任务代码写在这里 */
 
         /* ... */
 
         /* 有些时候。某个任务希望能够连续长时间的运行，但这时不能使用taskENTER_CRITICAL ()/taskEXIT_CRITICAL ()的方法，这样会屏蔽掉中断，引起中断丢失。包含系统节拍时钟。
能够使用vTaskSuspendAll ()停止RTOS内核调度：*/
         xTaskSuspendAll ();
 
         /* 运行操作代码放在这里。
这样不用进入临界区就能够连续长时间运行了。在这期间。中断仍然会得到响应，RTOS内核系统节拍时钟也会继续保持运作 */
 
         /* ... */
 
         /* 操作结束。又一次启动RTOS内核 。我们想强制进行一次上下文切换。可是假设恢复调度器的时候已经运行了上下文切换。再运行一次是没有意义的。因此会进行一次推断。
*/
         if( !xTaskResumeAll () )
         {
              taskYIELD ();
         }
     }
 }

10.调整系统节拍

10.1函数描写叙述

      void vTaskStepTick( TickType_txTicksToJump );

      假设RTOS使能tickless空暇功能，每当仅仅有空暇任务被运行时，系统节拍时钟中断将会停止，微控制器进入低功耗模式。

当微控制器退出低功耗后。系统节拍计数器必须被调整，将进入低功耗的时间弥补上。

      假设FreeRTOS移植文件里定义了宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()实体，则函数vTaskStepTick用于在这个宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()实体内部调整系统节拍计数器。函数vTaskStepTick是一个全局函数，所以也能够在宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()实体中重写该函数。

      在文件FreeRTOSConfig.h中，宏configUSE_TICKLESS_IDLE必须设置为1。此函数才有效。

10.2參数描写叙述

• xTickToJump：时间值，单位是系统节拍周期，表示微处理器进入低功耗的时间，函数依据这个值来调整系统节拍计数器的值。

10.3使用方法举例

/* 首先定义宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()。宏參数指定要进入低功耗（睡眠）的时间，单位是系统节拍周期。*/
#defineportSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP( xIdleTime ) vApplicationSleep( xIdleTime )
 
/* 定义被宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()调用的函数 */
void vApplicationSleep(TickType_t xExpectedIdleTime )
{
    unsigned long ulLowPowerTimeBeforeSleep,ulLowPowerTimeAfterSleep;
 
    /* 从时钟源获取当前时间，当微控制器进入低功耗的时候，这个时钟源必须在运行 */
    ulLowPowerTimeBeforeSleep =ulGetExternalTime();
 
    /*停止系统节拍时钟中断。*/
    prvStopTickInterruptTimer();
 
    /* 配置一个中断，当指定的睡眠时间达到后，将处理器从低功耗中唤醒。这个中断源必须在微控制器进入低功耗时也能够工作。*/
    vSetWakeTimeInterrupt( xExpectedIdleTime );
 
    /*进入低功耗 */
    prvSleep();
 
    /* 确定微控制器进入低功耗模式持续的真正时间。由于其他中断也可能使得微处理器退出低功耗模式。
注意：在调用宏portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()之前。调度器应该被挂起，portSUPPRESS_TICKS_AND_SLEEP()返回后，再将调度器恢复。因此。这个函数未完毕前。不会运行其他任务。
*/
    ulLowPowerTimeAfterSleep =ulGetExternalTime();
        
    /*调整内核系统节拍计数器。*/
    vTaskStepTick( ulLowPowerTimeAfterSleep –ulLowPowerTimeBeforeSleep );
 
    /*又一次启动系统节拍时钟中断。*/
    prvStartTickInterruptTimer();
}