21.1-RTOS和任務(wù)的一些概念 多任務(wù)運(yùn)行基本機(jī)制

這個(gè)是全網(wǎng)最詳細(xì)的STM32項(xiàng)目教學(xué)視頻。
第一篇在這里:
視頻在這里

**V3:HAL庫(kù)開(kāi)發(fā)、手把手教學(xué)下面功能：PID速度控制、PID循跡、PID跟隨、遙控、避障、PID角度控制、openmv視覺(jué)控制、電磁循跡、FreeRTOS、K210視覺(jué)智能車(chē)(更新中)、K230視覺(jué)智能車(chē)(更新中)、MSPM0G3507視覺(jué)智能車(chē)(更新中)**

21.1-RTOS和任務(wù)的一些概念

多任務(wù)運(yùn)行基本機(jī)制(重點(diǎn)理解 這是RTOS精髓)

理解RTOS的調(diào)度算法是如何安排調(diào)度的

21.1.0-任務(wù)里面寫(xiě)什么

在FreeRTOS中一個(gè)任務(wù)就是一個(gè)某種功能的函數(shù)，任務(wù)函數(shù)內(nèi)部的一般是一個(gè)死循環(huán)結(jié)構(gòu)。任何時(shí)候不允許從任務(wù)函數(shù)退出。

可以把RTOS的任務(wù)理解成是裸機(jī)里面main的while循環(huán)，一個(gè)任務(wù)就是一個(gè)裸機(jī)里面main的while循環(huán)，他們?cè)谶m合的時(shí)機(jī)切換執(zhí)行。

// 溫度傳感器任務(wù)
void vTemperatureSensorTask(void *pvParameters) {
    for (;;) {
         /*************下面是溫度控制****************/
        //讀取傳感器數(shù)值
         readTemperatureSensor();
        /*************上面是溫度控制****************/
        
        vTaskDelay(1000);  // 1秒
    }
}

21.1.0-多個(gè)任務(wù)如何在單核MCU"同時(shí)運(yùn)行"

“分時(shí)復(fù)用”-實(shí)現(xiàn)了多個(gè)任務(wù)在單核MCU上的運(yùn)行

PPT 78頁(yè)到115頁(yè)是動(dòng)畫(huà)講解說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)"分時(shí)復(fù)用"

如果某個(gè)任務(wù)延時(shí)時(shí)間達(dá)到，則稱為這個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)。

如果任務(wù)獲得CPU使用權(quán)，則稱之為進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。

21.1.1-如果兩個(gè)任務(wù)同時(shí)要運(yùn)行 應(yīng)該運(yùn)行那個(gè)？

假設(shè)某一個(gè)時(shí)刻按鍵掃描任務(wù)和溫度傳感器任務(wù)的阻塞延時(shí)時(shí)間同時(shí)達(dá)到，CPU會(huì)選擇那個(gè)任務(wù)先執(zhí)行？

1. 優(yōu)先級(jí)不同執(zhí)行，優(yōu)先級(jí)高的。
2. 優(yōu)先級(jí)相同，執(zhí)行先創(chuàng)建的

使用下面的PPT圖片講解

因?yàn)闇囟葌鞲衅魅蝿?wù)和按鍵掃描任務(wù)優(yōu)先級(jí)一樣，所以CPU會(huì)根據(jù)任務(wù)創(chuàng)建先后順序執(zhí)行會(huì)先執(zhí)行溫度傳感器任務(wù)！

21.1.1-如果有任務(wù)十分耗時(shí)且不釋放CPU怎么辦

PPT從119頁(yè)到136頁(yè)

這里我們假設(shè)如果在傳感器讀取任務(wù)中，如果傳感器讀取函數(shù)一直超時(shí)阻塞獲得傳感器數(shù)據(jù)，那么將無(wú)法執(zhí)行VtaskDelay()函數(shù)，任務(wù)就一直占用CPU 無(wú)法讓出CPU

其他任務(wù)將遲遲得不到執(zhí)行，我們稱之為**“任務(wù)饑餓”**

如何解決這個(gè)問(wèn)題那？ 既然任務(wù)不讓出CPU，我們就每隔一段時(shí)間檢測(cè)，是否有同優(yōu)先級(jí)或者高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒，然后進(jìn)行調(diào)度，這就是FreeRTOS 的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制

21.1.1-如何讓重要任務(wù)獲得更多CPU使用權(quán)

寫(xiě)過(guò)按鍵檢測(cè)掃描的同學(xué)，應(yīng)該都知道按鍵程序要求一定的實(shí)時(shí)性和及時(shí)性，程序設(shè)計(jì)時(shí)要盡力保證按鍵程序的快速相應(yīng)。

所以我們可以把前面設(shè)計(jì)程序里面的按鍵掃描任務(wù)的優(yōu)先級(jí)提高

這樣CPU就會(huì)在兩個(gè)同時(shí)執(zhí)行需要執(zhí)行的任務(wù)中，先執(zhí)行按鍵掃描任務(wù)(因?yàn)槿蝿?wù)優(yōu)先級(jí)高的)—這就叫做基于優(yōu)先級(jí)的搶占式任務(wù)調(diào)度方法。

!!!總結(jié):前面我們介紹了時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制和基于優(yōu)先級(jí)的搶占式任務(wù)調(diào)度方法，其實(shí)FreeRTOS調(diào)度方式:采用使用時(shí)間片的搶占式任務(wù)調(diào)度方式

下面這段是剛剛演示的偽代碼。

#include "FreeRTOS.h"
//...省略頭文件

// 溫度傳感器任務(wù)
void vTemperatureSensorTask(void *pvParameters) {
    for (;;) {
         /*************下面是溫度控制****************/
        //讀取傳感器數(shù)值
         readTemperatureSensor();
        /*************上面是溫度控制****************/
        
        vTaskDelay(1000);  // 1秒
    }
}

// 溫度控制任務(wù)
void vTemperatureControllerTask(void *pvParameters) {
    for (;;) {
        /*************下面是溫度控制****************/
        //根據(jù)閾值 控制加熱器
    	if (temperature > 50)
        	printf("Cooling system ON.n");
    	else
        	printf("Cooling system OFF.n");
        /*************上面是溫度控制****************/
        
        vTaskDelay(2000);  // 2秒
    }
}

// 按鍵掃描任務(wù)
void vButtonScanTask(void *pvParameters) {
    for (;;) {
        /*************下面是按鍵掃描內(nèi)容****************/
       	//通過(guò)GPIO輸入查詢 按鍵是否按下
        state = HAL_GPIO_ReadPin(BUTTON_GPIO_PORT, BUTTON_GPIO_PIN);
        /*************上面是按鍵掃描內(nèi)容****************/
        
        vTaskDelay(100);  // 100毫秒
    }
}

int main(void) {
    // 創(chuàng)建任務(wù)
    xTaskCreate(vTemperatureSensorTask, "Temp Sensor", 1000, NULL, 1, NULL);
    xTaskCreate(vTemperatureControllerTask, "Temp Controller", 1000, NULL, 1, NULL);
    xTaskCreate(vButtonScanTask, "Button Scan", 1000, NULL, 1, NULL);

    // 啟動(dòng)調(diào)度器
    vTaskStartScheduler();

    // 如果調(diào)度器啟動(dòng)失敗，則進(jìn)入死循環(huán)
    for (;;) {}
    
    return 0;
}