FreeRTOS 任务优先级分配方案

Posted 2020-09-27 悄然拔尖

任务优先级说明
下面对 FreeRTOS 优先级相关的几个重要知识点进行下说明，这些知识点在以后的使用中务必要掌握牢固。

 FreeRTOS 中任务的最高优先级是通过 FreeRTOSConfig.h 文件中的 configMAX_PRIORITIES 进行
配置的，用户实际可以使用的优先级范围是 0 到 configMAX_PRIORITIES – 1。比如我们配置此宏定
义为 5，那么用户可以使用的优先级号是 0,1,2,3,4，不包含 5，对于这一点，初学者要特别的注意。
 用户配置任务的优先级数值越小，那么此任务的优先级越低，空闲任务的优先级是 0。
 建议用户配置宏定义 configMAX_PRIORITIES 的最大值不要超过 32，即用户任务可以使用的优先级
范围是0到31。因为对于CM内核的移植文件，用户任务的优先级不是大于等于32的话， portmacro.h
文件中的宏定义configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION会优化优先级列表中要执行的最
高优先级任务的获取算法（对于 CM 内核的移植文件，此宏定义默认是使能的，当然，用户也可以在
FreeRTOSConfig.h 文件中进行配置）。 相比通用的最高优先级任务获取算法，这两种方式的对比如
下：
　　 通用方式，没有优化---配置宏定义 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0：
　　 所有平台的移植文件都可以配置为 0，因为这是通用方式。
　　 纯 C 编写，比专用方式效率低。
　　 可用的优先级数量不限制。
　　 专用方式，进行优化---配置宏定义 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为为 1：
　　 部分平台支持。
　　 这些平台架构有专用的汇编指令，比如 CLZ（Count Leading Zeros）指令，通过这些指令可以加速算法执行速度。
　　 比通用方式高效。
　　 有最大优先级数限制，通常限制为 32 个。

 如果用户在 FreeRTOSConfig.h 文件中配置宏定义 configUSE_TIME_SLICING 为 1，或者没有配置

此宏定义，时间片调度都是使能的。 另外，只要芯片资源允许，可以配置任意多个同优先级任务。
（备注：没有定义 configUSE_TIME_SLICING，也能使用时间片调度是因为此宏定义默认已经在
FreeRTOS.h 文件中使能）
 FreeRTOS 中处于运行状态的任务永远是当前能够运行的最高优先级任务。 下一章节讲解调度器，大
家会对这个知识点有一个全面的认识。

任务优先级分配方案
对于初学者，有时候会纠结任务优先级设置为多少合适，因为任务优先级设置多少是没有标准的。对
于这个问题，我们这里为大家推荐一个标准，任务优先级设置推荐方式如下图 13.1 所示：

 

 IRQ 任务：IRQ 任务是指通过中断服务程序进行触发的任务，此类任务应该设置为所有任务里面优先级最高的。

 高优先级后台任务：比如按键检测，触摸检测，USB 消息处理，串口消息处理等，都可以归为这一类任务。

 低优先级的时间片调度任务：比如 emWin 的界面显示，LED 数码管的显示等不需要实时执行的都可以归为这一类任务。 实际应用中用户不必拘泥于将这些任务都设置为优先级 1 的同优先级任务，可以设置多个优先级，只需注意这类任务不需要高实时性。
 空闲任务：空闲任务是系统任务。
 特别注意：IRQ 任务和高优先级任务必须设置为阻塞式（调用消息等待或者延迟等函数即可），只有
这样，高优先级任务才会释放 CPU 的使用权，,从而低优先级任务才有机会得到执行。
这里的优先级分配方案是我们推荐的一种方式，实际项目也可以不采用这种方法。 调试出适合项目需求的才是最好的。 

中断优先级和任务优先级区别
部分初学者也容易在这两个概念上面出现问题。 简单的说，这两个之间没有任何关系，不管中断的优
先级是多少，中断的优先级永远高于任何任务的优先级，即任务在执行的过程中，中断来了就开始执行中
断服务程序。
另外对于 STM32F103，F407 和 F429 来说，中断优先级的数值越小，优先级越高。 而 FreeRTOS
的任务优先级是，任务优先级数值越小，任务优先级越低。