開局一張圖。一步一步分析就好。
（一）什么是任務？
在多任務系統中，我們按照功能不同，把整個系統分割成一個個獨立的，且無法返回的函數，這個函數我們稱為任務；任務包含幾個屬性：任務堆棧，任務函數、任務控制塊、任務優先級；下面主要介紹一下任務控制塊，其他都比較容易理解。
（二）什么是任務控制塊？
任務控制塊內包含了該任務的全部信息，任務的執行需要通過任務調度器來控制，那么任務調度器怎么“控制”任務實體的呢？就要抓住任務的小辮子---“任務控制塊”，系統對任務的全部操作都可以通過任務控制塊來實現！它是一種特別的數據結構。
在任務創建函數xTaskCreat()創建任務的時候就會自動給每個任務分配一個任務控制塊。
typedef struct tskTaskControlBlock { volatile StackType_t *pxTopOfStack; /*任務堆棧棧頂指針*/ #if ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 ) xMPU_SETTINGS xMPUSettings; /*MPU相關設置*/ #endif ListItem_t xStateListItem; /*狀態列表項，這是一個內置在TCB控制塊中的一個鏈表節點，通過這個節點，將任務掛到其他鏈表中
比如就緒列表，阻塞列表，掛起列表等*/
ListItem_t xEventListItem; /*事件列表項，用於引用事件列表中的任務*/ UBaseType_t uxPriority; /*任務優先級*/ StackType_t *pxStack; /*任務堆棧起始地址，是一個棧底*/ char pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN ]; /*任務名字*/ #if ( portSTACK_GROWTH > 0 ) StackType_t *pxEndOfStack; /*任務堆棧棧底*/ #endif #if ( portCRITICAL_NESTING_IN_TCB == 1 ) UBaseType_t uxCriticalNesting; /*臨界區嵌套深度*/ #endif #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 ) UBaseType_t uxTCBNumber; /*debug的時候用到*/ UBaseType_t uxTaskNumber; /*trace的時候用到*/ #endif #if ( configUSE_MUTEXES == 1 ) UBaseType_t uxBasePriority; /*任務基礎優先級，優先級反轉時用到*/ UBaseType_t uxMutexesHeld; /*任務獲取到的互斥信號量個數*/ #endif #if ( configUSE_APPLICATION_TASK_TAG == 1 ) TaskHookFunction_t pxTaskTag; #endif #if( configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS > 0 ) //與本地存儲有關 void *pvThreadLocalStoragePointers[ configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS ]; #endif #if( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 ) uint32_t ulRunTimeCounter; /*用來記錄任務運行總時間*/ #endif #if ( configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1 ) struct _reent xNewLib_reent; /*定義一個newlib結構體變量*/ #endif #if( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 ) /*任務通知相關變量*/ volatile uint32_t ulNotifiedValue; /*任務通知值*/ volatile uint8_t ucNotifyState; /*任務通知狀態*/ #endif /* 用來標記任務是動態創建還是靜態創建*/ #if( tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE != 0 ) uint8_t ucStaticallyAllocated; /*靜態創建此變量為pdTURE;動態創建此變量為pdFALSE*/ #endif #if( INCLUDE_xTaskAbortDelay == 1 ) uint8_t ucDelayAborted; #endif } tskTCB;
注：#if 開頭的都是條件編譯，咱們可以先不用理解。基本結構如下：
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。
（三）任務是怎么創建出來的？
任務有兩種創建方式，動態創建和靜態創建，兩者的區別就是： 靜態創建時候任務控制塊和任務堆棧的內存是由用戶自己定義的，任務刪除的時候，內存不能自動釋放。動態創建，任務堆棧和任務控制塊的內存是由系統自動創建的，自動釋放的。
動態創建任務的函數為 xTaskCreate()；
BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, //任務函數的名稱 const char * const pcName, //任務的名稱 const uint16_t usStackDepth, //任務堆棧大小 void * const pvParameters, //任務的形參 UBaseType_t uxPriority, //任務優先級 TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) // 用於傳回一個任務句柄，創建任務后使用這個句柄引用（控制）任務。本質上是一個空指針。 { TCB_t *pxNewTCB; BaseType_t xReturn; #define portSTACK_GROWTH //-1表示滿減棧 #if( portSTACK_GROWTH > 0 ){ } #else{ /* portSTACK_GROWTH<0 代表堆棧向下增長 */ StackType_t *pxStack; /* 任務棧內存分配，stm32是向下增長的堆棧，獲取到的pxStack 是一個棧底的指針*/ pxStack = ( StackType_t *) pvPortMalloc(((( size_t) usStackDepth ) * sizeof( StackType_t))); if( pxStack != NULL ){ /* 任務控制塊內存分配 */ pxNewTCB = ( TCB_t * ) pvPortMalloc( sizeof( TCB_t ) ); if( pxNewTCB != NULL ){ /* 賦值棧地址 */ pxNewTCB->pxStack = pxStack; } else{ /* 釋放棧空間 */ vPortFree( pxStack ); } } else{ /* 沒有分配成功 */ pxNewTCB = NULL; } } #endif /* portSTACK_GROWTH */ if( pxNewTCB != NULL ) { /* 新建任務初始化 */ prvInitialiseNewTask( pxTaskCode, pcName, ( uint32_t ) usStackDepth, pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask, pxNewTCB, NULL ); /* 把任務添加到就緒列表中 */ prvAddNewTaskToReadyList( pxNewTCB ); xReturn = pdPASS; } else{ xReturn = errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY; } return xReturn; }
之后，又調用了函數 prvInitialiseNewTask(）來新建任務初始化。我們看看下面是如何定義的。
static void prvInitialiseNewTask(TaskFunction_t pxTaskCode, const char * const pcName, const uint32_t ulStackDepth, void * const pvParameters, UBaseType_t uxPriority, TaskHandle_t * const pxCreatedTask, TCB_t * pxNewTCB, //任務控制塊 const MemoryRegion_t * const xRegions ){ StackType_t *pxTopOfStack; UBaseType_t x; /* 計算棧頂的地址 */ #if( portSTACK_GROWTH < 0 ){ /* 把棧空間的高地址分配給棧頂 */ pxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 ); /* 棧對齊----棧要8字節對齊 */ pxTopOfStack = (StackType_t *)(((portPOINTER_SIZE_TYPE) pxTopOfStack) & (~((portPOINTER_SIZE_TYPE)portBYTE_ALIGNMENT_MASK))); /* 檢查是否有錯誤 */ configASSERT((((portPOINTER_SIZE_TYPE) pxTopOfStack & (portPOINTER_SIZE_TYPE) portBYTE_ALIGNMENT_MASK) == 0UL)); } #else /* portSTACK_GROWTH */ { } #endif /* portSTACK_GROWTH */ /* 存儲任務名稱 */ for( x = ( UBaseType_t ) 0; x < ( UBaseType_t ) configMAX_TASK_NAME_LEN; x++ ){ pxNewTCB->pcTaskName[ x ] = pcName[ x ]; if( pcName[ x ] == 0x00 ){ break; } else{ mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } /* \0補齊字符串 */ pxNewTCB->pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN - 1 ] = '\0'; /* 判斷任務分配的優先級，是否大於最大值 如果超過最大值，賦值最大值 */ if( uxPriority >= ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES ){ uxPriority = ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( UBaseType_t ) 1U; } else{ mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } /* 賦值任務優先級到任務控制塊 */ pxNewTCB->uxPriority = uxPriority; /* 任務狀態表 事件表初始化 */ vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xStateListItem ) ); vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xEventListItem ) ); /* 設置任務控制塊中的狀態列表項的成員變量ower ,是屬於PxNewTCB(擁有該結點的內核對象) */ listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxNewTCB->xStateListItem ), pxNewTCB ); /*更改事件列表項中的成員變量xItemValue的值，目的是列表在排列的時候，是按照優先級由大到小排列 */ listSET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxNewTCB->xEventListItem ), ( TickType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( TickType_t ) uxPriority );
/*設置任務控制塊中事件列表項的成員變量ower,同上*/ listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxNewTCB->xEventListItem ), pxNewTCB ); #if( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 ){ } #else{ /* portUSING_MPU_WRAPPERS */ /* 初始化任務堆棧，之后返回任務棧頂 */ pxNewTCB->pxTopOfStack = pxPortInitialiseStack( pxTopOfStack, pxTaskCode, pvParameters ); } #endif /* portUSING_MPU_WRAPPERS */ if( ( void * ) pxCreatedTask != NULL ){ /* 任務句柄指向任務控制塊 */ *pxCreatedTask = ( TaskHandle_t ) pxNewTCB; } else{ mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } }
prvInitialiseNewTask(）函數的形參，出來xTaskCreat()的形參之外，又多出來pxNewTCB和xRegions兩個形參；
后面又調用了 pxPortInitialiseStack(StackType_t *pxTopOfStack, TaskFunction_t pxCode, void *pvParameters)
來初始化任務堆棧。
StackType_t *pxPortInitialiseStack(StackType_t *pxTopOfStack, TaskFunction_t pxCode, void *pvParameters){ pxTopOfStack--; /* 入棧程序狀態寄存器 */ *pxTopOfStack = portINITIAL_XPSR; /* xPSR */ pxTopOfStack--; /* 入棧PC指針 */ *pxTopOfStack = ( ( StackType_t ) pxCode ) & portSTART_ADDRESS_MASK; /* PC */ pxTopOfStack--; /* 入棧LR鏈接寄存器 */ *pxTopOfStack = ( StackType_t ) prvTaskExitError; /* LR */ pxTopOfStack -= 5; /* 跳過R12, R3, R2 and R1這四個寄存器，不初始化 */ *pxTopOfStack = ( StackType_t ) pvParameters; /* R0作為傳參入棧 */ pxTopOfStack--; /* 保存EXC_RETURN的值，用於退出SVC或PendSV中斷時候，處理器處於什么狀態*/ *pxTopOfStack = portINITIAL_EXEC_RETURN; pxTopOfStack -= 8; /* 跳過R11, R10, R9, R8, R7, R6, R5 and R4這8個寄存器，不初始化 */ return pxTopOfStack; /*最終返回棧頂*/
初始化堆棧完成之后堆棧如下圖：
層層深入完畢，現在我們返回到xTaskCreat()函數后面，看看 prvAddNewTaskToReadyList( pxNewTCB ); 函數是怎么把任務添加到就緒列表中！
static void prvAddNewTaskToReadyList( TCB_t *pxNewTCB ) { taskENTER_CRITICAL(); { uxCurrentNumberOfTasks++; if( pxCurrentTCB == NULL ) //正在運行的任務塊為NULL,沒有任務運行； { pxCurrentTCB = pxNewTCB; //將新任務控制塊賦值給pxCurrentTCB if( uxCurrentNumberOfTasks == ( UBaseType_t ) 1 ) //為1說明正在創建的任務是第一個任務。 { prvInitialiseTaskLists(); //初始化列表，就緒列表、阻塞列表等等 } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } else { if( xSchedulerRunning == pdFALSE ) //判斷任務調度器是否運行，pdfalse代表沒有運行 { if( pxCurrentTCB->uxPriority <= pxNewTCB->uxPriority ) { pxCurrentTCB = pxNewTCB;// 將新創建的任務控制塊賦值給當前任務控制塊 } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } uxTaskNumber++; // 用於任務控制塊編號 #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 ) { pxNewTCB->uxTCBNumber = uxTaskNumber; } #endif /* configUSE_TRACE_FACILITY */ traceTASK_CREATE( pxNewTCB ); prvAddTaskToReadyList( pxNewTCB ); //將任務添加到就緒列表 portSETUP_TCB( pxNewTCB ); } taskEXIT_CRITICAL(); if( xSchedulerRunning != pdFALSE ) //如果任務調調度器在運行，新任務優先級比正在運行的優先級高 { if( pxCurrentTCB->uxPriority < pxNewTCB->uxPriority ) { taskYIELD_IF_USING_PREEMPTION(); //調用此函數完成一次任務切換 } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } }
一定要耐心分析，別無他法，加油！不難。