FreeRTOS高級篇2---FreeRTOS任務創建分析

在FreeRTOS基礎系列《FreeRTOS系列第10篇---FreeRTOS任務創建和刪除》中介紹了任務創建API函數xTaskCreate()，我們這里先回顧一下這個函數的聲明：

 

        BaseType_t xTaskCreate(
                            TaskFunction_tp vTaskCode,
                            const char * constpcName,
                            unsigned short usStackDepth,
                            void *pvParameters,
                            UBaseType_t uxPriority,
                            TaskHandle_t *pvCreatedTask
                          );

 

      這個API函數的作用是創建新的任務並將它加入到任務就緒列表，函數參數含義為：

 

• pvTaskCode：函數指針，指向任務函數的入口。任務永遠不會返回（位於死循環內）。該參數類型TaskFunction_t定義在文件projdefs.h中，定義為：typedef void(*TaskFunction_t)( void * )，即參數為空指針類型並返回空類型。
• pcName：任務描述。主要用於調試。字符串的最大長度（包括字符串結束字符）由宏configMAX_TASK_NAME_LEN指定，該宏位於FreeRTOSConfig.h文件中。
• usStackDepth：指定任務堆棧大小，能夠支持的堆棧變量數量（堆棧深度），而不是字節數。比如，在16位寬度的堆棧下，usStackDepth定義為100，則實際使用200字節堆棧存儲空間。堆棧的寬度乘以深度必須不超過size_t類型所能表示的最大值。比如，size_t為16位，則可以表示堆棧的最大值是65535字節。這是因為堆棧在申請時是以字節為單位的，申請的字節數就是堆棧寬度乘以深度，如果這個乘積超出size_t所表示的范圍，就會溢出，分配的堆棧空間也不是我們想要的。
• pvParameters：指針，當任務創建時，作為一個參數傳遞給任務。
• uxPriority：任務的優先級。具有MPU支持的系統，可以通過置位優先級參數的portPRIVILEGE_BIT位，隨意的在特權（系統）模式下創建任務。比如，創建一個優先級為2的特權任務，參數uxPriority可以設置為 ( 2 | portPRIVILEGE_BIT )。
• pvCreatedTask：用於回傳一個句柄（ID），創建任務后可以使用這個句柄引用任務。

 

      雖然xTaskCreate()看上去很像函數，但其實是一個宏，真正被調用的函數是xTaskGenericCreate()，xTaskCreate()宏定義如下所示：

 

#define xTaskCreate( pvTaskCode, pcName, usStackDepth,pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask )    \
      xTaskGenericCreate( ( pvTaskCode ),( pcName ), ( usStackDepth ), ( pvParameters ), ( uxPriority ), ( pxCreatedTask), ( NULL ), ( NULL ), ( NULL ) )

 

      可以看到,xTaskCreate比xTaskGenericCreate少了三個參數，在宏定義中，這三個參數被設置為NULL。這三個參數用於使用靜態變量的方法分配堆棧、任務TCB空間以及設置MPU相關的參數。一般情況下，這三個參數是不使用的，所以任務創建宏xTaskCreate定義的時候，將這三個參數對用戶隱藏了。接下來的章節中，為了方便，我們還是稱xTaskCreate()為函數，雖然它是一個宏定義。

      上面我們提到了任務TCB（任務控制塊），這是一個需要重點介紹的關鍵點。它用於存儲任務的狀態信息，包括任務運行時的環境。每個任務都有自己的任務TCB。任務TCB是一個相對比較大的數據結構，這也是情理之中的，因為與任務相關的代碼占到整個FreeRTOS代碼量的一半左右，這些代碼大都與任務TCB相關，我們先來介紹一下任務TCB數據結構的定義：

 

typedef struct tskTaskControlBlock
{
    volatile StackType_t    *pxTopOfStack; /*當前堆棧的棧頂,必須位於結構體的第一項*/
 
    #if ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 )
        xMPU_SETTINGS   xMPUSettings;      /*MPU設置,必須位於結構體的第二項*/
    #endif
 
    ListItem_t          xStateListItem; /*任務的狀態列表項，以引用的方式表示任務的狀態*/
    ListItem_t          xEventListItem;    /*事件列表項，用於將任務以引用的方式掛接到事件列表*/
    UBaseType_t         uxPriority;        /*保存任務優先級，0表示最低優先級*/
    StackType_t         *pxStack;           /*指向堆棧的起始位置*/
    char               pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ];/*任務名字*/
 
    #if ( portSTACK_GROWTH > 0 )
        StackType_t     *pxEndOfStack;     /*指向堆棧的尾部*/
    #endif
 
    #if ( portCRITICAL_NESTING_IN_TCB == 1 )
        UBaseType_t     uxCriticalNesting; /*保存臨界區嵌套深度*/
    #endif
 
    #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
        UBaseType_t     uxTCBNumber;       /*保存一個數值，每個任務都有唯一的值*/
        UBaseType_t     uxTaskNumber;      /*存儲一個特定數值*/
    #endif
 
    #if ( configUSE_MUTEXES == 1 )
        UBaseType_t     uxBasePriority;    /*保存任務的基礎優先級*/
        UBaseType_t     uxMutexesHeld;
    #endif
 
    #if ( configUSE_APPLICATION_TASK_TAG == 1 )
        TaskHookFunction_t pxTaskTag;
    #endif
 
    #if( configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS > 0 )
        void *pvThreadLocalStoragePointers[configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS ];
    #endif
 
    #if( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
        uint32_t        ulRunTimeCounter;  /*記錄任務在運行狀態下執行的總時間*/
    #endif
 
    #if ( configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1 )
        /* 為任務分配一個Newlibreent結構體變量。Newlib是一個C庫函數，並非FreeRTOS維護，FreeRTOS也不對使用結果負責。如果用戶使用Newlib，必須熟知Newlib的細節*/
        struct _reent xNewLib_reent;
    #endif
 
    #if( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )
        volatile uint32_t ulNotifiedValue; /*與任務通知相關*/
        volatile uint8_t ucNotifyState;
    #endif
 
    #if( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 )
        uint8_t ucStaticAllocationFlags; /* 如果堆棧由靜態數組分配，則設置為pdTRUE，如果堆棧是動態分配的，則設置為pdFALSE*/
    #endif
 
    #if( INCLUDE_xTaskAbortDelay == 1 )
        uint8_t ucDelayAborted;
    #endif
 
} tskTCB;
 
typedef tskTCB TCB_t;

 

      下面我們詳細的介紹這個數據結構的主要成員：

      指針pxTopOfStack必須位於結構體的第一項，指向當前堆棧的棧頂，對於向下增長的堆棧，pxTopOfStack總是指向最后一個入棧的項目。

      如果使用MPU，xMPUSettings必須位於結構體的第二項，用於MPU設置。

      接下來是狀態列表項xStateListItem和事件列表項xEventListItem，我們在上一章介紹列表和列表項的文章中提到過：列表被FreeRTOS調度器使用，用於跟蹤任務，處於就緒、掛起、延時的任務，都會被掛接到各自的列表中。調度器就是通過把任務TCB中的狀態列表項xStateListItem和事件列表項xEventListItem掛接到不同的列表中來實現上述過程的。在task.c中，定義了一些靜態列表變量，其中有就緒、阻塞、掛起列表，例如當某個任務處於就緒態時，調度器就將這個任務TCB的xStateListItem列表項掛接到就緒列表。事件列表項也與之類似，當隊列滿的情況下，任務因入隊操作而阻塞時，就會將事件列表項掛接到隊列的等待入隊列表上。

      uxPriority用於保存任務的優先級，0為最低優先級。任務創建時，指定的任務優先級就被保存到該變量中。

      指針pxStack指向堆棧的起始位置，任務創建時會分配指定數目的任務堆棧，申請堆棧內存函數返回的指針就被賦給該變量。很多剛接觸FreeRTOS的人會分不清指針pxTopOfStack和pxStack的區別，這里簡單說一下：pxTopOfStack指向當前堆棧棧頂，隨着進棧出棧，pxTopOfStack指向的位置是會變化的；pxStack指向當前堆棧的起始位置，一經分配后，堆棧起始位置就固定了，不會被改變了。那么為什么需要pxStack變量呢，這是因為隨着任務的運行，堆棧可能會溢出，在堆棧向下增長的系統中，這個變量可用於檢查堆棧是否溢出；如果在堆棧向上增長的系統中，要想確定堆棧是否溢出，還需要另外一個變量pxEndOfStack來輔助診斷是否堆棧溢出，后面會講到這個變量。

      字符數組pcTaskName用於保存任務的描述或名字，在任務創建時，由參數指定。名字的長度由宏configMAX_TASK_NAME_LEN（位於FreeRTOSConfig.h中）指定，包含字符串結束標志。

      如果堆棧向上生長（portSTACK_GROWTH > 0），指針pxEndOfStack指向堆棧尾部，用於檢驗堆棧是否溢出。

      變量uxCriticalNesting用於保存臨界區嵌套深度，初始值為0。

      接下來兩個變量用於可視化追蹤，僅當宏configUSE_TRACE_FACILITY（位於FreeRTOSConfig.h中）為1時有效。變量uxTCBNumber存儲一個數值，在創建任務時由內核自動分配數值（通常每創建一個任務，值增加1），每個任務的uxTCBNumber值都不同，主要用於調試。變量uxTaskNumber用於存儲一個特定值，與變量uxTCBNumber不同，uxTaskNumber的數值不是由內核分配的，而是通過API函數vTaskSetTaskNumber()來設置的，數值由函數參數指定。

      如果使用互斥量（configUSE_MUTEXES == 1），任務優先級被臨時提高時，變量uxBasePriority用來保存任務原來的優先級。

      變量ucStaticAllocationFlags也需要說明一下，我們前面說過任務創建API函數xTaskCreate()只能使用動態內存分配的方式創建任務堆棧和任務TCB，如果要使用靜態變量實現任務堆棧和任務TCB就需要使用函數xTaskGenericCreate()來實現。如果任務堆棧或任務TCB由靜態數組和靜態變量實現，則將該變量設置為pdTRUE（任務堆棧空間由靜態數組變量實現時為0x01，任務TCB由靜態變量實現時為0x02，任務堆棧和任務TCB都由靜態變量實現時為0x03），如果堆棧是動態分配的，則將該變量設置為pdFALSE。

      到這里任務TCB的數據結構就講完了，下面我們用一個例子來講述任務創建的過程，為方便起見，假設被創建的任務叫“任務A”，任務函數為vTask_A()：

 

    TaskHandle_t xHandle；
    xTaskCreate(vTask_A,”Task A”,120,NULL,1,&xHandle);

 

      這里創建了一個任務，任務優先級為1，由於硬件平台是32為架構，所以指定了120*4=480字節的任務堆棧，向任務函數vTask_A()傳遞的參數為空（NULL），任務句柄由變量xHandle保存。當這個語句執行后，任務A被創建並加入就緒任務列表，我們這章的主要目的，就是看看這個語句在執行過程中，發生了什么事情。

1.創建任務堆棧和任務TCB

      調用函數prvAllocateTCBAndStack()創建任務堆棧和任務TCB。有兩種方式創建任務堆棧和任務TCB，一種是使用動態內存分配方法，這樣當任務刪除時，任務堆棧和任務控制塊空間會被釋放，可用於其它任務；另一種是使用靜態變量來實現，在創建任務前定義好全局或者靜態堆棧數組和任務控制塊變量，在調用創建任務API函數時，將這兩個變量以參數的形式傳遞給任務創建函數xTaskGenericCreate()。如果使用默認的xTaskCreate()創建任務函數，則使用動態內存分配，因為與靜態內存分配有關的參數不可見（在本文一開始我們說過xTaskCreate()其實是一個帶參數的宏定義，真正被執行的函數是xTaskGenericCreate()，參考宏xTaskCreate()的定義可以知道，xTaskCreate()對外隱藏了使用靜態內存分配的參數，在調用xTaskGenericCreate()時，這些參數被設置為NULL）。

      任務堆棧成功分配后，經過對齊的堆棧起始地址被保存到任務TCB的pxStack字段。如果使能堆棧溢出檢查或者使用可視化追蹤功能，則使用固定值tskSTACK_FILL_BYTE（0xa5）填充堆棧。

      函數prvAllocateTCBAndStack()的源碼去除斷言和不常用的條件編譯后如下所示：

 

static TCB_t *prvAllocateTCBAndStack( const uint16_t usStackDepth, StackType_t * const puxStackBuffer, TCB_t * const pxTaskBuffer )
{
TCB_t *pxNewTCB;
StackType_t *pxStack;
 
    /* 分配堆棧空間*/
    pxStack = ( StackType_t * ) pvPortMallocAligned( ( ( ( size_t ) usStackDepth ) * sizeof( StackType_t ) ), puxStackBuffer );
    if( pxStack != NULL )
    {
        /* 分配TCB空間 */
        pxNewTCB = ( TCB_t * ) pvPortMallocAligned( sizeof( TCB_t ), pxTaskBuffer );
 
        if( pxNewTCB != NULL )
        {
            /* 將堆棧起始位置存入TCB*/
            pxNewTCB->pxStack = pxStack;
        }
        else
        {
            /* 如果TCB分配失敗，釋放之前申請的堆棧空間 */
            if( puxStackBuffer == NULL )
            {
                vPortFree( pxStack );
            }
        }
    }
    else
    {
        pxNewTCB = NULL;
    }
 
    if( pxNewTCB != NULL )
    {
        /* 如果需要，使用固定值填充堆棧 */
        #if( ( configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW> 1 ) || ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 ) || ( INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark== 1 ) )
        {
            /* 僅用於調試 */
            ( void ) memset( pxNewTCB->pxStack, ( int ) tskSTACK_FILL_BYTE, ( size_t ) usStackDepth * sizeof( StackType_t ) );
        }
        #endif
    }
 
    return pxNewTCB;
}

 

2.初始化任務TCB必要的字段

      調用函數prvInitialiseTCBVariables()初始化任務TCB必要的字段。在調用創建任務API函數xTaskCreate()時，參數pcName（任務描述）、uxPriority（任務優先級）都會被寫入任務TCB相應的字段，TCB字段中的xStateListItem和xEventListItem列表項也會被初始化，初始化后的列表項如圖2-1所示。在圖2-1中，列表項xEventListItem的成員列表項值xItemValue被初始為4，這是因為我在應用中設置的最大優先級數目（configMAX_PRIORITIES）為5，而xEventListItem. xItemValue等於configMAX_PRIORITIES減去任務A的優先級（為1），即5-1=4。這一點很重要，在這里xItemValue不是直接保存任務優先級，而是保存優先級的補數，這意味着xItemValue的值越大，對應的任務優先級越小。FreeRTOS內核使用vListInsert函數（詳細見高級篇第一章）將事件列表項插入到一個列表，這個函數根據xItemValue的值的大小順序來進行插入操作。使用宏listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY獲得列表中的第一個列表項的xTiemValue值總是最小，也就是優先級最高的任務！

 

圖2-1：初始化狀態和事件列表項

      此外，TCB其它的一些字段也被初始化，比如臨界區嵌套次數、運行時間計數器、任務通知值、任務通知狀態等，函數prvInitialiseTCBVariables()的源碼如下所示：

 

static void prvInitialiseTCBVariables( TCB_t * const pxTCB, const char * const pcName, UBaseType_t uxPriority,   \
                              const MemoryRegion_t * const xRegions, const uint16_t usStackDepth )
{
UBaseType_t x;
 
    /* 將任務描述存入TCB */
    for( x = ( UBaseType_t ) 0; x < ( UBaseType_t ) configMAX_TASK_NAME_LEN; x++ )
    {
        pxTCB->pcTaskName[ x ] = pcName[ x ];
        if( pcName[ x ] == 0x00 )
        {
            break;
        }
    }
    /* 確保字符串有結束 */
    pxTCB->pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN - 1 ] = '\0';
 
    /* 調整優先級，宏configMAX_PRIORITIES的值在FreeRTOSConfig.h中設置 */
    if( uxPriority >= ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES )
    {
        uxPriority = ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( UBaseType_t ) 1U;
    }
 
    pxTCB->uxPriority = uxPriority;
    #if ( configUSE_MUTEXES == 1 )              /*使用互斥量*/
    {  
        pxTCB->uxBasePriority = uxPriority;
        pxTCB->uxMutexesHeld = 0;
    }
    #endif /* configUSE_MUTEXES */
   
    /*初始化列表項*/
    vListInitialiseItem( &( pxTCB->xStateListItem ) );
    vListInitialiseItem( &( pxTCB->xEventListItem ) );
 
    /* 設置列表項xStateListItem的成員pvOwner指向當前任務控制塊 */
    listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxTCB->xStateListItem ), pxTCB );
 
    /* 設置列表項xEventListItem的成員xItemValue*/
    listSET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxTCB->xEventListItem ), ( TickType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( TickType_t ) uxPriority );
    /* 設置列表項xEventListItem的成員pvOwner指向當前任務控制塊 */
    listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxTCB->xEventListItem ), pxTCB );
 
    #if ( portCRITICAL_NESTING_IN_TCB ==1 )    /*使能臨界區嵌套功能*/
    {  
        pxTCB->uxCriticalNesting = ( UBaseType_t ) 0U;
    }
    #endif /* portCRITICAL_NESTING_IN_TCB */
 
    #if ( configUSE_APPLICATION_TASK_TAG == 1 ) /*使能任務標簽功能*/
    {  
        pxTCB->pxTaskTag = NULL;
    }
    #endif /* configUSE_APPLICATION_TASK_TAG */
 
    #if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )  /*使能事件統計功能*/
    {
        pxTCB->ulRunTimeCounter = 0UL;
    }
    #endif /* configGENERATE_RUN_TIME_STATS */
 
    #if ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 )         /*使用MPU功能*/
    {
        vPortStoreTaskMPUSettings( &( pxTCB->xMPUSettings ), xRegions, pxTCB->pxStack, usStackDepth );
    }
    #else /* portUSING_MPU_WRAPPERS */
    {
        ( void ) xRegions;
        ( void ) usStackDepth;
    }
    #endif /* portUSING_MPU_WRAPPERS */
 
    #if( configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS != 0 )/*使能線程本地存儲指針*/
    {
        for( x = 0; x < ( UBaseType_t )configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS; x++ )
        {
            pxTCB->pvThreadLocalStoragePointers[ x ] = NULL;
        }
    }
    #endif
 
    #if ( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )   /*使能任務通知功能*/
    {
        pxTCB->ulNotifiedValue = 0;
        pxTCB->ucNotifyState = taskNOT_WAITING_NOTIFICATION;
    }
    #endif
 
    #if ( configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1 )     /*使用Newlib*/
    {
        _REENT_INIT_PTR( ( &( pxTCB->xNewLib_reent ) ) );
    }
    #endif
 
    #if( INCLUDE_xTaskAbortDelay == 1 )
    {
        pxTCB->ucDelayAborted = pdFALSE;
    }
    #endif
}

 

3.初始化任務堆棧

      調用函數pxPortInitialiseStack()初始化任務堆棧，並將最新的棧頂指針賦值給任務TCB的pxTopOfStack字段。

      調用函數pxPortInitialiseStack()后，相當於執行了一次系統節拍時鍾中斷:將一些重要寄存器入棧。雖然任務還沒開始執行,也並沒有中斷發生,但看上去就像寄存器已經被入棧了，並且部分堆棧值被修改成了我們需要的已知值。對於不同的硬件架構，入棧的寄存器也不相同，所以我們看到這個函數是由移植層提供的。對於Cortex-M3架構，需要依次入棧xPSR、PC、LR、R12、R3~R0、R11~R4，假設堆棧是向下生長的，初始化后的堆棧如圖3-1所示。

      在圖3-1中我們看到寄存器xPSR被初始為0x01000000，其中bit24被置1，表示使用Thumb指令；寄存器PC被初始化為任務函數指針vTask_A，這樣當某次任務切換后，任務A獲得CPU控制權，任務函數vTask_A被出棧到PC寄存器，之后會執行任務A的代碼；LR寄存器初始化為函數指針prvTaskExitError,這是由移植層提供的一個出錯處理函數。當中斷發生時，LR被設置成中斷要返回的地址，但是每個任務都是一個死循環，正常情況下不應該退出任務函數，所以一旦從任務函數退出，說明那里出錯了，這個時候會調用寄存器LR指向的函數來處理這個錯誤，即prvTaskExitError；根據ATPCS（ARM-Thumb過程調用標准），我們知道子函數調用通過寄存器R0~R3傳遞參數，在文章的最開始講xTaskCreate()函數時，提到這個函數有一個空指針類型的參數pvParameters，當任務創建時，它作為一個參數傳遞給任務，所以這個參數被保存到R0中，用來向任務傳遞參數。

      任務TCB結構體成員pxTopOfStack表示當前堆棧的棧頂，它指向最后一個入棧的項目，所以在圖中它指向R4，TCB結構體另外一個成員pxStack表示堆棧的起始位置，所以在圖中它指向堆棧的最開始處。

 

圖3-1：初始化任務堆棧

4.進入臨界區

      調用taskENTER_CRITICAL()進入臨界區，這是一個宏定義，最終進入臨界區的代碼由移植層提供。

5.當前任務數量增加1

      在tasks.c中 ，定義了一些靜態私有變量，用來跟蹤任務的數量或者狀態等等，其中變量uxCurrentNumberOfTasks表示當前任務的總數量，每創建一個任務，這個變量都會增加1。

6.為第一次運行做必要的初始化

      如果這是第一個任務（uxCurrentNumberOfTasks等於1），則調用函數prvInitialiseTaskLists()初始化任務列表。FreeRTOS使用列表來跟蹤任務，在tasks.c中，定義了靜態類型的列表變量：

 

PRIVILEGED_DATAstatic List_t pxReadyTasksLists[ configMAX_PRIORITIES ];/*按照優先級排序的就緒態任務*/
PRIVILEGED_DATAstatic List_t xDelayedTaskList1;                        /*延時的任務 */
PRIVILEGED_DATAstatic List_t xDelayedTaskList2;                        /*延時的任務 */
PRIVILEGED_DATAstatic List_t xPendingReadyList;                        /*任務已就緒,但調度器被掛起 */
 
#if (INCLUDE_vTaskDelete == 1 )
    PRIVILEGED_DATA static List_t xTasksWaitingTermination;             /*任務已經被刪除,但內存尚未釋放*/
#endif
 
#if (INCLUDE_vTaskSuspend == 1 )
    PRIVILEGED_DATA static List_t xSuspendedTaskList;                   /*當前掛起的任務*/
#endif

 

      現在這些列表都要進行初始化，會調用API函數vListInitialise()初始化列表，這個函數在《FreeRTOS高級篇1---FreeRTOS列表和列表項》中講過，每個列表的初始化方式都是相同的，以就緒態列表pxReadyTasksLists[0]為例，初始化后如圖6-1所示：

 

圖6-1：初始化后的列表

      函數prvInitialiseTaskLists()的源代碼如下所示：

 

static void prvInitialiseTaskLists( void )
{
UBaseType_tuxPriority;
 
    for( uxPriority = ( UBaseType_t ) 0U; uxPriority < ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES; uxPriority++ )
    {
        vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );
    }
 
    vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );
    vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );
    vListInitialise( &xPendingReadyList );
 
    #if ( INCLUDE_vTaskDelete == 1 )
    {
        vListInitialise( &xTasksWaitingTermination );
    }
    #endif /* INCLUDE_vTaskDelete */
 
    #if ( INCLUDE_vTaskSuspend == 1 )
    {
        vListInitialise( &xSuspendedTaskList );
    }
    #endif /* INCLUDE_vTaskSuspend */
 
    /* Start with pxDelayedTaskList using list1 and the pxOverflowDelayedTaskListusing list2. */
    pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;
    pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
}

 

7.更新當前正在運行的任務TCB指針

      tasks.c中定義了一個任務TCB指針型變量：

      PRIVILEGED_DATA TCB_t * volatile pxCurrentTCB= NULL;

      這是一個全局變量，在tasks.c中只定義了這一個全局變量。這個變量用來指向當前正在運行的任務TCB，我們需要多了解一下這個變量。FreeRTOS的核心是確保處於優先級最高的就緒任務獲得CPU運行權。在下一章講述任務切換時會知道，任務切換就是找到優先級最高的就緒任務，而找出的這個最高優先級任務的TCB，就被賦給變量pxCurrentTCB。

      如果調度器還沒有准備好（程序剛開始運行時，可能會先創建幾個任務，之后才會啟動調度器），並且新創建的任務優先級大於變量pxCurrentTCB指向的任務優先級，則設置pxCurrentTCB指向當前新創建的任務TCB（確保pxCurrentTCB指向優先級最高的就緒任務）。

 

if( xSchedulerRunning == pdFALSE )
{
    if( pxCurrentTCB->uxPriority <= uxPriority )
    {
        pxCurrentTCB = pxNewTCB;
    }
    else
    {
        mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
    }
}

 

8.將新創建的任務加入就緒列表數組

      調用prvAddTaskToReadyList(pxNewTCB)將創建的任務TCB加入到就緒列表數組中，任務的優先級確定了加入到就緒列表數組的哪個下標。比如我們新創建的任務優先級為1，則這個任務被加入到列表pxReadyTasksLists[1]中。

       prvAddTaskToReadyList()其實是一個宏，由一系列語句組成，去除其中的跟蹤宏外，這個宏定義如下所示：

 

#defineprvAddTaskToReadyList( pxTCB )                        \
    taskRECORD_READY_PRIORITY( ( pxTCB)->uxPriority );       \
    vListInsertEnd( &( pxReadyTasksLists[ (pxTCB )->uxPriority ] ), &( ( pxTCB )->xStateListItem ) );

 

      宏taskRECORD_READY_PRIORITY()用來更新變量uxTopReadyPriority，這個變量在tasks.c中定義為靜態變量，記錄處於就緒態的最高任務優先級。這個變量參與了FreeRTOS的最核心代碼：確保處於優先級最高的就緒任務獲得CPU運行權。它在這里參與如何最快的找到優先級最高的就緒任務。為了最快，不同的架構會各顯神通，一些架構還有特殊指令可用，所以這個宏由移植層提供。我們會在下一章介紹任務切換時，以Cortex-M3架構為例，詳細介紹如何最快的找到優先級最高的就緒任務。

      函數vListInsertEnd()將列表項插入到列表末端，在《FreeRTOS高級篇1---FreeRTOS列表和列表項》中已經提到過，這里會結合着例子再看一下這個函數。從前面我們直到，在調用函數vListInsertEnd()之前，就緒列表pxReadyTasksLists[1]和任務TCB的狀態列表項xStateListItem都已經初始化好了，見圖6-1和圖2-1，為了方便查看，我們將這兩幅圖合成一副，見圖8-1。

 

圖8-1：初始化后的列表和列表項

         調用vListInsertEnd(a，b)會將列表項b，插入到列表a的后面，函數執行完畢后，列表和列表項的關系如圖8-2所示。

 

圖8-2：插入一個列表項后的列表

      在此基礎上，假設又創建了任務B，任務A和任務B優先級相同，都為1。和任務A一樣，任務B也有它自己的任務TCB，其中的狀態列表項字段xStateListItem也要插入到列表pxReadyTasksLists[1]中，新的列表和列表項如圖8-3所示。

 

圖8-3：相同優先級就緒列表掛接兩個列表項

9.退出臨界區

      調用taskEXIT_CRITICAL()退出臨界區，這是一個宏定義，最終退出臨界區的代碼由移植層提供。

10.執行上下文切換

    如果上面的步驟都正確執行，並且調度器也開始工作，則判斷當前任務的優先級是否大於新創建的任務優先級。如果新創建的任務優先級更高，則調用taskYIELD_IF_USING_PREEMPTION()強制進行一次上下文切換，切換后，新創建的任務將獲得CPU控制權，精簡后的代碼如下所示。

 

 if( xReturn == pdPASS )
    {
        if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
        {
            /* 如果新創建的任務優先級大於當前任務優先級，則新創建的任務應該被立即執行。*/
            if(pxCurrentTCB->uxPriority < uxPriority )
            {
                taskYIELD_IF_USING_PREEMPTION();
            }
        }
    }