FreeRTOS启动任务调度器函数解释

目录

• vTaskStartScheduler() 函数
  
  
  
  • xPortStartScheduler() 函数
    
  • prvStartFirstTask() 函数
    
  • vPortSVCHandler() 函数
    
  
  

FreeRTOS的任务开始运行的前提是调用了启动调度器函数 vTaskStartScheduler() ，只有调用了该函数任务才会被调度并运行。下面以FreeRTOS v9.0.0版本的源码进行分析FreeRTOS任务调度的启动流程。
vTaskStartScheduler() 函数

1. void vTaskStartScheduler(void)
2. {
3.     BaseType_t xReturn;
5. /* 静态方法创建空闲任务 */
6. #if (configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1)
7.     {
8.         StaticTask_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;
9.         StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;
10.         uint32_t ulIdleTaskStackSize;
12.         /* 以静态方式创建任务用户需自定义空闲任务的内存分配函数 */
13.         vApplicationGetIdleTaskMemory(&pxIdleTaskTCBBuffer, &pxIdleTaskStackBuffer, &ulIdleTaskStackSize);
14.         xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic(prvIdleTask,
15.                                             "IDLE",
16.                                             ulIdleTaskStackSize,
17.                                             (void *)NULL,
18.                                             (tskIDLE_PRIORITY | portPRIVILEGE_BIT),
19.                                             pxIdleTaskStackBuffer,
20.                                             pxIdleTaskTCBBuffer);
22.         if (xIdleTaskHandle != NULL)
23.         {
24.             xReturn = pdPASS;
25.         }
26.         else
27.         {
28.             xReturn = pdFAIL;
29.         }
30.     }
31. #else
32.     { /* 动态方法创建空闲任务 */
33.         xReturn = xTaskCreate(prvIdleTask,
34.                               "IDLE", configMINIMAL_STACK_SIZE,
35.                               (void *)NULL,
36.                               (tskIDLE_PRIORITY | portPRIVILEGE_BIT),
37.                               &xIdleTaskHandle);
38.     }
39. #endif /* configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION */
40. /* 如果启用软件定时器 */
41. #if (configUSE_TIMERS == 1)
42.     {
43.         if (xReturn == pdPASS)
44.         {
45.             /* 创建空闲任务成功，且启用软件定时器，就创建定时器任务 */
46.             xReturn = xTimerCreateTimerTask();
47.         }
48.         else
49.         {
50.             mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
51.         }
52.     }
53. #endif /* configUSE_TIMERS */
54.     /* 任务创建成功或定时器任务创建成功（如果使能定时器任务创建的话）*/
55.     if (xReturn == pdPASS)
56.     {
57.         /* 关中断，确保开启调度器之前或过程中，SysTick 不会产生中断
58.            在第一个任务开始运行时，会重新打开中断 */
59.         portDISABLE_INTERRUPTS();
61. #if (configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1)
62.         {
63.             _impure_ptr = &(pxCurrentTCB->xNewLib_reent);
64.         }
65. #endif /* configUSE_NEWLIB_REENTRANT */
66.         /* 设置下一个任务的解锁时间为最大，这样可以避免在启动调度器之前不会因为任务解锁而引起任务调度 */
67.         xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;
68.         /* 置 xSchedulerRunning 标志为真，这指示这调度器即将进行运行 */
69.         xSchedulerRunning = pdTRUE;
70.         /* 将计数值初始化为0，确保在启动调度器时开始计数，使所有任务的时钟节拍一致 */
71.         xTickCount = (TickType_t)0U;
73.         /* 如果定义了configGENERATE_RUN_TIME_STATS，
74.         则必须定义以下宏来配置用于生成运行时计数器时基的定时器/计数器。
75.         运行时间统计功能 */
76.         portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS();
78.         /* 用于完成启动任务调度器中与硬件架构相关的配置部分，以及启动第一个任务
79.         调用这个函数以后，就不会再回来了*/
80.         if (xPortStartScheduler() != pdFALSE)
81.         {
82.             /* 调度器正在运行函数不会返回到这里执行 */
83.         }
84.         else
85.         {
86.             /* 只有当任务调用 xTaskEndScheduler() 时才会到达这里
87.             如果调度器没有成功启动，或者某个任务调用了 xTaskEndScheduler() 函数以结束调度器的运行，
88.             则程序将会执行到这里。因此，在这里放置的代码可能会处理一些特殊情况或进行清理工作 */
89.         }
90.     }
91.     /* 可能是因为没有足够的堆空间来创建空闲任务或定时器任务
92.     通过断言来检查内核是否能成功分配所需的内存 */
93.     else
94.     {
95.         configASSERT(xReturn != errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY);
96.     }
98.     /* 防止编译器警告 */
99.     (void)xIdleTaskHandle;
100. }

复制代码

可以看到该函数主要做了几件事。
1.创建空闲任务，根据配置以不同方式创建空闲任务，静态或者动态方式。
2.如果启动了软件定时器功能就创建软件定时器任务，根据配置以静态还是动态方式进行创建软件定时器任务。
3.关闭中断，使用 portDISABLE_INTERRUPTS() 关闭中断，这种方式只会关闭受FreeRTOS所管理的中断，主要是为了防止Systick中断在任务调度器开启之前或过程中产生中断，FreeRTOS会在开始运行第一个任务时重新打开中断。
4.初始化一些全局变量，并将调度器标记为正在运行。
5.初始化任务运行时间统计功能的时基定时器，任务运行时间统计功能需要一个硬件定时器提供高精度的计数，这个硬件定时器就在这里进行配置，如果配置不启用任务运行时间统计功能的，就无需进行这项硬件定时器的配置。
6.调用 xPortStartScheduler() 启动调度器。
xPortStartScheduler() 函数

[code]/* 代码确定了可以在中断服务例程中调用的 FreeRTOS API 函数的最高优先级。这样可以确保在中断上下文中仅调用安全的API函数，从而保持中断处理的效率和可靠性。*/BaseType_t xPortStartScheduler(void){#if (configASSERT_DEFINED == 1)    {        volatile uint32_t ulOriginalPriority; // 用于保存即将被覆盖的中断优先级值。        /* 指向第一个用户中断的优先级寄存器地址。这个寄存器存储了中断的优先级值 */        volatile uint8_t *const pucFirstUserPriorityRegister = (uint8_t *)(portNVIC_IP_REGISTERS_OFFSET_16 + portFIRST_USER_INTERRUPT_NUMBER);        /* 用于存储计算得到的最大优先级值 */        volatile uint8_t ucMaxPriorityValue;        /* 确定FreeRTOS ISR安全的API函数可以调用的最大优先级。ISR安全函数是以“FromISR”结尾的。        保存即将被覆盖的中断优先级值 */        ulOriginalPriority = *pucFirstUserPriorityRegister;        /* 确定可用的优先级位的数量。首先写入所有可能的位 */        *pucFirstUserPriorityRegister = portMAX_8_BIT_VALUE;        ucMaxPriorityValue = *pucFirstUserPriorityRegister;        /* Use the same mask on the maximum system call priority.        对最大系统调用优先级使用相同的掩码。*/        ucMaxSysCallPriority = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY & ucMaxPriorityValue;        /* Calculate the maximum acceptable priority group value for the number        of bits read back.*/        ulMaxPRIGROUPValue = portMAX_PRIGROUP_BITS;              while ((ucMaxPriorityValue & portTOP_BIT_OF_BYTE) == portTOP_BIT_OF_BYTE)        {            ulMaxPRIGROUPValue--;            ucMaxPriorityValue