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17 分钟
10 FreeRTOS任务相关的其他API函数
FreeRTOS任务相关的其他API函数
一、FreeRTOS任务相关的其他API函数介绍
1、FreeRTOS任务相关API函数介绍(部分常用的)
答：
二、任务状态查询API函数
1、获取任务优先级函数
答：
UBaseType_t uxTaskPriorityGet( const TaskHandle_t xTask )此函数用于获取指定任务的任务优先级，使用该函数需要将宏 INCLUDE_uxTaskPriorityGet 置1。
函数参数：
函数返回值：
2、修改任务优先级函数
答：
void vTaskPrioritySet( TaskHandle_t xTask , UBaseType_t uxNewPriority )此函数用于改变某个任务的任务优先级，使用该函数需将宏 INCLUDE_vTaskPrioritySet 为 1 。
函数参数：
3、获取系统任务数量函数
答：
UBaseType_t uxTaskGetNumberOfTasks( void )此函数用于获取系统中任务的任务数量。
函数返回值：
4、获取系统中所有任务状态信息函数
答：
UBaseType_t uxTaskGetSystemState( TaskStatus_t * const pxTaskStatusArray, const UBaseType_t uxArraySize, configRUN_TIME_COUNTER_TYPE * const pulTotalRunTime )此函数用于获取系统中所有任务的任务状态信息，使用该函数需将宏 configUSE_TRACE_FACILITY 置 1。
函数参数：
函数返回值：
参数成员pxTaskStatusArray的结构体：
typedef struct xTASK_STATUS{ TaskHandle_t xHandle; /* 任务句柄 */ const char * pcTaskName; /* 任务名 */ UBaseType_t xTaskNumber; /* 任务编号 */ eTaskStatee CurrentState; /* 任务状态 */ UBaseType_t uxCurrentPriority; /* 任务优先级 */ UBaseType_t uxBasePriority; /* 任务原始优先级*/ configRUN_TIME_COUNTER_TYPE ulRunTimeCounter; /* 任务运行时间*/ StackType_t * pxStackBase; /* 任务栈基地址 */ configSTACK_DEPTH_TYPE usStackHighWaterMark; /* 任务栈历史剩余最小值 */} TaskStatus_t;5、获取系统中单个任务状态信息函数
答：
void vTaskGetInfo( TaskHandle_t xTask, TaskStatus_t * pxTaskStatus, BaseType_t xGetFreeStackSpace, eTaskState eState )此函数用于获取指定的单个任务的状态信息，使用该函数需将宏 configUSE_TRACE_FACILITY 置 1
函数参数：
参数成员eState的结构体：
typedef enum{ eRunning = 0, /* 运行态 */ eReady, /* 就绪态 */ eBlocked, /* 阻塞态 */ eSuspended, /* 挂起态 */ eDeleted, /* 任务被删除 */ eInvalid /* 无效 */} eTaskState;6、获取当前任务的任务句柄函数
答：
TaskHandle_t xTaskGetCurrentTaskHandle( void )此函数用于获取当前任务的任务句柄， 使用该函数需将宏 INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 置 1。
函数返回值：
7、通过任务名获取任务句柄函数
答：
TaskHandle_t xTaskGetHandle(const char * pcNameToQuery);此函数用于通过任务名获取任务句柄 ， 使用该函数需将宏 INCLUDE_xTaskGetHandle 置 1。
函数参数：
函数返回值：
8、获取指定任务的任务堆栈历史最小剩余函数
UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark( TaskHandle_t xTask )此函数用于获取指定任务的任务栈历史最小剩余堆栈；使用该函数需将宏 INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 置 1。
函数参数：
函数返回值：
9、查询指定任务运行状态函数
答：
eTaskState eTaskGetState(TaskHandle_t xTask)此函数用于查询某个任务的运行状态，使用此函数需将宏 INCLUDE_eTaskGetState 置1
函数参数：
函数返回值：
参数成员xTask的结构体：
typedef enum{ eRunning = 0, /* 运行态 */ eReady, /* 就绪态 */ eBlocked, /* 阻塞态 */ eSuspended, /* 挂起态 */ eDeleted, /* 任务被删除 */ eInvalid /* 无效 */} eTaskState;10、以“表格”的形式获取系统中任务信息函数
答：
void vTaskList(char * pcWriteBuffer)此函数用于以“表格”的形式获取系统中任务的信息 ；
使用此函数需将宏 configUSE_TRACE_FACILITY 和configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 置1 。
函数参数：
表格内容：
- Name：创建任务的时候给任务分配的名字。
- State：任务的壮态信息， B 是阻塞态， R 是就绪态， S 是挂起态， D 是删除态。
- Priority：任务优先级。
- Stack： 任务堆栈的“高水位线”，就是堆栈历史最小剩余大小。
- Num：任务编号，这个编号是唯一的，当多个任务使用同一个任务名的时候可以通过此编号来做区分。
11、代码
1-6vscode
#include "stm32f4xx.h" // STM32F4系列微控制器头文件#include "freertos.h" // FreeRTOS实时操作系统头文件#include "task.h" // FreeRTOS任务管理头文件#include "queue.h" // FreeRTOS队列管理头文件#include "usart.h" // 串口通信头文件#include "malloc.h" // 内存管理头文件
void DWT_Init(void);void Delay_us(uint32_t us);void Delay_ms(uint32_t ms);
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin13作为LED控制引脚 */void LED_Init(void){ // 使能GPIOC时钟（AHB1总线） RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
// 配置GPIO初始化结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 选择引脚13 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上拉下拉电阻 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOC}
// 任务配置宏定义#define START_TASK_STACK_SIZE 128 // 启动任务栈大小（字）//中断优先级0-15，数值越小优先级越高//任务优先级0-31，数值越大优先级越高#define TASK1_PRIORITY 2 // 任务1优先级#define TASK2_PRIORITY 3 // 任务2优先级#define START_TASK_PRIORITY 1 // 启动任务优先级（高于其他任务）
// 任务句柄声明（用于引用和管理任务）TaskHandle_t MytaskHandler1; // 任务1句柄TaskHandle_t MytaskHandler2; // 任务2句柄TaskHandle_t MytaskHandler3; // 任务3句柄TaskHandle_t StarttaskHandler; // 启动任务句柄
/** * @brief 任务1函数 * 功能： * @param arg 任务参数（未使用） */void Task1(void * arg){ printf("Task1 running\r\n"); // 打印任务1运行信息 printf("--------------------------\r\n"); while(1){ vTaskDelay(1000); // 延时1000毫秒 }}
/** * @brief 任务2函数 * 功能： * @param arg 任务参数（未使用） */void Task2(void * arg){
// 获取任务2的优先级 UBaseType_t priority1 = 0; priority1 = uxTaskPriorityGet(MytaskHandler2); // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Task2 Priority: %d\r\n", priority1); // 打印任务2的优先级 taskEXIT_CRITICAL();
vTaskPrioritySet(MytaskHandler2, TASK2_PRIORITY + 1); // 提高任务2的优先级
UBaseType_t priority2 = 0; priority2 = uxTaskPriorityGet(MytaskHandler2); // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Task2 Priority: %d\r\n", priority2); // 打印任务2的优先级 taskEXIT_CRITICAL();
UBaseType_t taskCount = 0; taskCount = uxTaskGetNumberOfTasks(); // 获取当前系统中的任务数量 // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Number of Tasks: %d\r\n", taskCount); // 打印当前系统中的任务数量 taskEXIT_CRITICAL(); //有5个任务：Idle(空闲任务),TimerService(软件定时器任务),Starttask,Task1,Task2
//TaskStatus_t结构体数组用于存储系统中每个任务的状态信息 TaskStatus_t * taskStatusArray; taskStatusArray = (TaskStatus_t *)mymalloc(SRAMIN, sizeof(TaskStatus_t) * taskCount); if(taskStatusArray == NULL){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Memory allocation failed for taskStatusArray\r\n"); taskEXIT_CRITICAL(); vTaskDelete(NULL); // 删除当前任务以释放资源 } UBaseType_t systemState = 0; systemState = uxTaskGetSystemState(taskStatusArray, taskCount, NULL); // 获取系统状态信息 printf("System State Tasks: %d\r\n", systemState); // 打印系统状态信息中的任务数量 printf("TaskName\tState\tPriority\tStack High Water Mark\tTaskNumber\r\n");
for(UBaseType_t i = 0; i < systemState; i++){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("%s\t%d\t%d\t\t%d\t%d\r\n", taskStatusArray[i].pcTaskName, taskStatusArray[i].eCurrentState, taskStatusArray[i].uxCurrentPriority, taskStatusArray[i].usStackHighWaterMark, taskStatusArray[i].xTaskNumber); taskEXIT_CRITICAL(); } myfree(SRAMIN, taskStatusArray); // 释放分配的内存
TaskStatus_t *taskInfo; taskInfo = (TaskStatus_t *)mymalloc(SRAMIN, sizeof(TaskStatus_t)); if(taskInfo == NULL){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Memory allocation failed for taskInfo\r\n"); taskEXIT_CRITICAL(); vTaskDelete(NULL); // 删除当前任务以释放资源 } vTaskGetInfo(MytaskHandler1, taskInfo, pdTRUE, eInvalid); // 获取任务1的详细信息 // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Task1 Info: Name=%s, State=%d, Priority=%d, StackHighWaterMark=%d, TaskNumber=%d\r\n", taskInfo->pcTaskName, taskInfo->eCurrentState, taskInfo->uxCurrentPriority, taskInfo->usStackHighWaterMark, taskInfo->xTaskNumber); taskEXIT_CRITICAL(); myfree(SRAMIN, taskInfo); // 释放分配的内存
TaskHandle_t taskHandle; taskHandle = xTaskGetHandle("Task1"); // 通过任务名称获取任务句柄 printf("task1任务句柄 %#x\r\n", (int)taskHandle); printf("任务句柄 %#x\r\n", (int)MytaskHandler1);
UBaseType_t task_HighWaterMark; task_HighWaterMark = uxTaskGetStackHighWaterMark(MytaskHandler2); printf("task2历史剩余最小堆栈 %d\r\n", task_HighWaterMark);
eTaskState task_state = eTaskGetState(MytaskHandler2); printf("当前task2的任务状态为: %d\r\n", task_state);
//这个要合理设置，不然很大就会导致栈溢出,串口输出就只能输出很少 char task_buff[100]; vTaskList(task_buff); printf("%s\r\n ", task_buff); printf("--------------------------\r\n");
while(1){
vTaskDelay(500); // 延时500毫秒 }
}
/** * @brief 启动任务函数 * 功能：创建其他三个任务后自行删除 * @param arg 任务参数（未使用） */void Starttask(void * arg){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Starttask running\r\n"); // 打印启动任务运行信息 taskEXIT_CRITICAL();
// 使用动态内存分配方式创建任务1 xTaskCreate(Task1, // 任务函数指针 "Task1", // 任务名称（用于调试） START_TASK_STACK_SIZE, // 栈大小（字） NULL, // 传递给任务的参数 TASK1_PRIORITY, // 任务优先级 &MytaskHandler1); // 任务句柄指针
// 使用动态内存分配方式创建任务2 xTaskCreate(Task2, "Task2", START_TASK_STACK_SIZE, NULL, TASK2_PRIORITY, &MytaskHandler2);
// 删除当前任务（启动任务），释放其占用的资源 vTaskDelete(NULL);}
/** * @brief 主函数 * 程序入口点，初始化硬件并启动RTOS调度器 */int main(void){ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); LED_Init(); // 初始化LED GPIO引脚 Usart1_Init(115200); // 初始化串口1，波特率115200
// 创建启动任务（使用动态内存分配） xTaskCreate(Starttask, // 任务函数指针 "StartTask", // 任务名称 START_TASK_STACK_SIZE, // 栈大小 NULL, // 任务参数 START_TASK_PRIORITY, // 任务优先级 &StarttaskHandler); // 任务句柄
// 启动FreeRTOS调度器（程序将在此处开始运行任务） vTaskStartScheduler();
// 正常情况下，调度器启动后不会执行到这里 // 如果调度器启动失败，程序将在此处循环 while (1) { // 空循环，用于处理调度器启动失败的情况 }}
三、任务时间统计API函数
1、任务时间统计函数
答：
void vTaskGetRunTimeStats( char * pcWriteBuffer )此函数用于统计任务的运行时间信息，使用此函数需将宏 configGENERATE_RUN_TIME_STATS 、configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 置1。
函数参数：
时间统计表格：
- Task：任务名称。
- Abs Time：任务实际运行的总时间(绝对时间)。
- %Time：占总处理时间的百分比。
2、时间统计API函数使用流程
答：
1.将宏 configGENERATE_RUN_TIME_STATS 置1 。
2.将宏 configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 置1 。
3.当将此宏 configGENERATE_RUN_TIME_STAT 置1之后，还需要实现2个宏定义：
1）portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUNTIME_STATE() ：用于初始化用于配置任务运行时间统计的时基定时器；
注意：这个时基定时器的计时精度需高于系统时钟节拍精度的10至100倍！
2）portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()：用于获取该功能时基硬件定时器计数的计数值 。
代码
#include "stm32f4xx.h" // STM32F4系列微控制器头文件#include "freertos.h" // FreeRTOS实时操作系统头文件#include "task.h" // FreeRTOS任务管理头文件#include "queue.h" // FreeRTOS队列管理头文件#include "usart.h" // 串口通信头文件#include "timer.h" // 定时器头文件
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin13作为LED控制引脚 */void LED_Init(void){ // 使能GPIOC时钟（AHB1总线） RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
// 配置GPIO初始化结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 选择引脚13 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上拉下拉电阻 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOC}
/** * @brief 按键初始化函数 * 配置GPIOA的Pin0和Pin1作为按键输入引脚 */void Key_Init(void){ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15 | GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}
/** * @brief 获取按键编号 * 功能：根据按键状态返回按键编号 * @return uint8_t 按键编号（1或2），如果没有按键按下则返回0 */uint8_t Key_GetNum(void){ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0){ return 1; } } else if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0){ return 2; } } else if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0){ return 3; } } else return 0;}
// 任务配置宏定义#define START_TASK_STACK_SIZE 128 // 启动任务栈大小（字）#define START_TASK_PRIORITY 2 // 启动任务优先级（数值越小优先级越高）#define TASK1_STACK_SIZE 128 // 任务1栈大小（字）#define TASK1_PRIORITY 2 // 任务1优先级（数值越小优先级越高）#define TASK2_STACK_SIZE 128 // 任务2栈大小（字）#define TASK2_PRIORITY 3 // 任务2优先级（数值越小优先级越高）// 任务句柄声明（用于引用和管理任务）TaskHandle_t MytaskHandler1; // 任务1句柄TaskHandle_t MytaskHandler2; // 任务2句柄TaskHandle_t StarttaskHandler; // 启动任务句柄
/** * @brief 任务1函数 * 功能： * @param arg 任务参数（未使用） */void Task1(void * arg){ while(1){ taskENTER_CRITICAL(); // 进入临界区（禁用中断），保护串口输出 printf("Task1 running\r\n"); taskEXIT_CRITICAL(); // 退出临界区（启用中断） vTaskDelay(1000); // 延迟500个时钟节拍（约500ms，取决于系统时钟配置） }}
char buffer[512];void Task2(void * arg){ while(1){ taskENTER_CRITICAL(); // 进入临界区 printf("Task2 running\r\n"); taskEXIT_CRITICAL(); // 退出临界区 printf("Key 1 pressed\r\n");
taskENTER_CRITICAL(); vTaskGetRunTimeStats(buffer); taskEXIT_CRITICAL(); // 通过串口输出示例 printf("Task Run Time Stats:\r\n"); printf("%s\r\n", buffer);
vTaskDelay(1000); }}
/** * @brief 启动任务函数 * 功能：创建其他三个任务后自行删除 * @param arg 任务参数（未使用） */void Starttask(void * arg){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("Starttask running\r\n"); // 打印启动任务运行信息 taskEXIT_CRITICAL();
// 使用动态内存分配方式创建任务1 xTaskCreate(Task1, // 任务函数指针 "MyFirstTask", // 任务名称（用于调试） TASK1_STACK_SIZE, // 栈大小（字） NULL, // 传递给任务的参数 TASK1_PRIORITY, // 任务优先级 &MytaskHandler1); // 任务句柄指针
// 使用动态内存分配方式创建任务2 xTaskCreate(Task2, "MySecondTask", TASK2_STACK_SIZE, NULL, TASK2_PRIORITY, &MytaskHandler2);
// 删除当前任务（启动任务），释放其占用的资源 vTaskDelete(NULL);}
/** * @brief 主函数 * 程序入口点，初始化硬件并启动RTOS调度器 */int main(void){ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); LED_Init(); // 初始化LED GPIO引脚 Usart1_Init(115200); // 初始化串口1，波特率115200 Key_Init(); // 初始化按键 GPIO引脚
// 创建启动任务（使用动态内存分配） xTaskCreate(Starttask, // 任务函数指针 "StartTask", // 任务名称 START_TASK_STACK_SIZE, // 栈大小 NULL, // 任务参数 START_TASK_PRIORITY, // 任务优先级 &StarttaskHandler); // 任务句柄
// 启动FreeRTOS调度器（程序将在此处开始运行任务） vTaskStartScheduler();
// 正常情况下，调度器启动后不会执行到这里 // 如果调度器启动失败，程序将在此处循环 while (1) { // 空循环，用于处理调度器启动失败的情况 }}
10 FreeRTOS任务相关的其他API函数
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