慢慢从源码来理解FreeRTOS的工作原理
版本信息
//大版本.小版本.构建版本
#define tskKERNEL_VERSION_NUMBER "V10.0.1"
#define tskKERNEL_VERSION_MAJOR 10
#define tskKERNEL_VERSION_MINOR 0
#define tskKERNEL_VERSION_BUILD 1
两个引用的函数原型
/* 任务引用的类型，是一个void*型的指针，作为任务句柄 */
/* void*型指针是一个特殊的指针，任何指针都可以赋值给它，但是它赋值给其他类型指针时要进行类型转换 */
typedef void * TaskHandle_t;
/* 定义任务钩子函数必须遵循的原型 */
/* 这是一个函数指针，入口参数是一个void类型的指针 */
typedef BaseType_t (*TaskHookFunction_t)( void * );
由 eTaskGetState() 这个函数返回的任务状态（用一个结构体来管理）
typedef enum
{
eRunning = 0, /* 运行态 */
eReady, /* 准备态 */
eBlocked, /* 阻塞态 */
eSuspended, /* 挂起态 （搭配定时器） */
eDeleted, /* 删除态 （此时TCB占用的内存空间并未释放） */
eInvalid /* 无效态 */
} eTaskState;
调用 vTaskNotify() 时可以执行的操作
typedef enum
{
eNoAction = 0, /* 没有动作，仅通知 */
eSetBits, /* 设置任务的通知值中的位 */
eIncrement, /* 增加任务的通知值 */
eSetValueWithOverwrite, /* 无论原值是否被任务读取，都将任务的通知值设置为一个特定的值 */
eSetValueWithoutOverwrite /* 原值被任务读取的情况下，将任务的通知值设置为一个特定的值 */
} eNotifyAction;
超时时间（仅在内部使用）
typedef struct xTIME_OUT
{
BaseType_t xOverflowCount; //计数溢出值
TickType_t xTimeOnEntering; //?
} TimeOut_t;
定义使用MPU时分配给任务的内存范围（设备要支持MPU功能）
typedef struct xMEMORY_REGION
{
void *pvBaseAddress;
uint32_t ulLengthInBytes;
uint32_t ulParameters;
} MemoryRegion_t;
创建MPU保护任务所需参数
typedef struct xTASK_PARAMETERS
{
TaskFunction_t pvTaskCode;
const char * const pcName; /* 非限定的char类型只允许用于字符串和单个字符 */
uint16_t usStackDepth; /* 栈深度 */
void *pvParameters;
UBaseType_t uxPriority; /* 优先级 */
StackType_t *puxStackBuffer; /* 栈顶指针 */
MemoryRegion_t xRegions[ portNUM_CONFIGURABLE_REGIONS ];
#if ( ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 ) && ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) )
StaticTask_t * const pxTaskBuffer;
#endif
} TaskParameters_t;
返回每个任务的状态到系统中
（与uxTaskGetSystemState()函数一起使用）
typedef struct xTASK_STATUS
{
TaskHandle_t xHandle; /* 任务句柄，与一个任务的其他信息相关联 */
const char *pcTaskName; /* 指向任务名字的指针，若构建任务结构体猴删除了任务，则该数值无效 */
UBaseType_t xTaskNumber; /* 一个任务唯一的数字标识 */
eTaskState eCurrentState; /* 当结构被填充时任务存在的状态*/
UBaseType_t uxCurrentPriority; /* 当结构被填充时任务的优先级 */
UBaseType_t uxBasePriority; /* 任务当前优先级被继承后，该任务返回的优先级，避免获取互斥锁时发生优先级反转
仅在 FreeRTOSConfig.h 中 configUSE_MUTEXES 定义为 1 时有效 */
uint32_t ulRunTimeCounter; /* 当前分配给任务的总运行时间，由运行时间统计时钟定义
只有在FreeRTOSConfig.h中将configGENERATE_RUN_TIME_STATS定义为1时才有效。*/
StackType_t *pxStackBase; /* 指向任务堆栈区域的低地址的指针 */
uint16_t usStackHighWaterMark; /* 任务剩余的最小堆栈空间，越趋近于0，说明任务越接近溢出堆栈 */
} TaskStatus_t;
eTaskConfirmSleepModeStatus() 可能返回的值
typedef enum
{
eAbortSleep = 0, /* abort进入睡眠模式 */
eStandardSleep, /* 进入睡眠模式，持续时间不会超过预期空闲时间 */
eNoTasksWaitingTimeout /* 没有任务等待超时，因此可以安全地进入只有外部中断才能退出的睡眠模式 */
} eSleepModeStatus;
定义空闲任务使用的优先级。
禁止修改
#define tskIDLE_PRIORITY ( ( UBaseType_t ) 0U )
强制上下文切换的宏
#define taskYIELD() portYIELD()
进入临界段的函数宏定义
//任务进入临界段
#define taskENTER_CRITICAL() portENTER_CRITICAL()
//任务从中断进入临界段
#define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()
退出临界段的函数宏定义
//任务退出临界段
#define taskEXIT_CRITICAL() portEXIT_CRITICAL()
//任务从中断退出临界段
#define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( x ) portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( x )
禁用所有可屏蔽中断的宏
#define taskDISABLE_INTERRUPTS() portDISABLE_INTERRUPTS()
使能所有可屏蔽中断的宏
#define taskENABLE_INTERRUPTS() portENABLE_INTERRUPTS()
宏定义函数 xTaskGetSchedulerState() 的返回值
#define taskSCHEDULER_SUSPENDED ( ( BaseType_t ) 0 ) //进行时间片调度时处于阻塞态
#define taskSCHEDULER_NOT_STARTED ( ( BaseType_t ) 1 ) //进行时间片调度时处于未准备态
#define taskSCHEDULER_RUNNING ( ( BaseType_t ) 2 ) //进行时间片调度时处于运行态
动态创建任务函数声明
#if( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 )
BaseType_t xTaskCreate(
TaskFunction_t pxTaskCode, //任务函数
const char * const pcName, //任务名称
const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, //任务堆栈大小
void * const pvParameters, //传递给任务函数的参数
UBaseType_t uxPriority, //任务优先级
TaskHandle_t * const pxCreatedTask //任务句柄
)
#endif
静态创建任务函数声明
#if( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 )
TaskHandle_t xTaskCreateStatic(
TaskFunction_t pxTaskCode, //任务函数
const char * const pcName, //任务名称
const uint32_t ulStackDepth, //任务堆栈大小
void * const pvParameters, //传递给任务函数的参数
UBaseType_t uxPriority, //任务优先级
StackType_t * const puxStackBuffer, //堆栈数组的头指针，指向 ulStackDepth，用于静态分配堆栈
StaticTask_t * const pxTaskBuffer //任务句柄
)
#endif
与MPU功能相关的函数声明
#if( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 )
BaseType_t xTaskCreateRestricted( const TaskParameters_t * const pxTaskDefinition,
TaskHandle_t *pxCreatedTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#endif
#if( ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 1 ) && ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) )
BaseType_t xTaskCreateRestrictedStatic( const TaskParameters_t * const pxTaskDefinition,
TaskHandle_t *pxCreatedTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#endif
void vTaskAllocateMPURegions( TaskHandle_t xTask, const MemoryRegion_t * const pxRegions ) PRIVILEGED_FUNCTION;
删除任务函数声明
void vTaskDelete( TaskHandle_t xTaskToDelete ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务中使用的绝对延时函数声明
void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务中使用的相对延时函数声明
void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime, const TickType_t xTimeIncrement ) PRIVILEGED_FUNCTION;
Abort 函数
（强制任务离开阻塞态，并进入准备态，即使任务处于阻塞态等待的事件没有发生，并且任何指定的超时时间也没有过期）
BaseType_t xTaskAbortDelay( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务优先级函数声明
//获取任务优先级
UBaseType_t uxTaskPriorityGet( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//从中断中获取任务优先级
UBaseType_t uxTaskPriorityGetFromISR( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务状态
eTaskState eTaskGetState( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务信息
（此函数仅用于调试使用，因为它的使用将导致调度器在一段较长的时间内保持挂起。 ）
void vTaskGetInfo( TaskHandle_t xTask, TaskStatus_t *pxTaskStatus, BaseType_t xGetFreeStackSpace, eTaskState eState ) PRIVILEGED_FUNCTION;
设置任务优先级
void vTaskPrioritySet( TaskHandle_t xTask, UBaseType_t uxNewPriority ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务挂起
void vTaskSuspend( TaskHandle_t xTaskToSuspend ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务恢复
//非中断
void vTaskResume( TaskHandle_t xTaskToResume ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//从中断中
BaseType_t xTaskResumeFromISR( TaskHandle_t xTaskToResume ) PRIVILEGED_FUNCTION;
开启任务调度器
void vTaskStartScheduler( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
关闭任务调度器
void vTaskEndScheduler( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
挂起所有任务
void vTaskSuspendAll( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
恢复所有任务
BaseType_t xTaskResumeAll( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
返回调度器开启后的计数值
//非中断
TickType_t xTaskGetTickCount( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//从中断中
TickType_t xTaskGetTickCountFromISR( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
返回内核当前管理的任务数
（包括所有就绪、阻塞和挂起的任务。 已删除但尚未被空闲任务释放的任务也将包含在计数中。 ）
UBaseType_t uxTaskGetNumberOfTasks( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务名字
（返回TCB结构体中的pcTaskName[0]，可用一个 char* 型指针接收）
char *pcTaskGetName( TaskHandle_t xTaskToQuery ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务句柄
TaskHandle_t xTaskGetHandle( const char *pcNameToQuery ) PRIVILEGED_FUNCTION
返回剩余堆栈空间
（返回自任务开始执行以来可用的最小剩余堆栈空间量，即当任务堆栈处于最大(最深)值时剩余的堆栈空间量）
UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
与应用程序任务标签相关函数
//如果使能应用程序任务标签
#ifdef configUSE_APPLICATION_TASK_TAG
#if configUSE_APPLICATION_TASK_TAG == 1
//设置应用程序任务标签
void vTaskSetApplicationTaskTag( TaskHandle_t xTask, TaskHookFunction_t pxHookFunction ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//获取应用程序任务标签
TaskHookFunction_t xTaskGetApplicationTaskTag( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#endif /* configUSE_APPLICATION_TASK_TAG ==1 */
#endif /* ifdef configUSE_APPLICATION_TASK_TAG */
与线程相关函数
#if( configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS > 0 )
//在任务的线程本地存储数组中设置一个值
void vTaskSetThreadLocalStoragePointer( TaskHandle_t xTaskToSet, BaseType_t xIndex, void *pvValue ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//从任务的线程本地存储数组中检索一个值
void *pvTaskGetThreadLocalStoragePointer( TaskHandle_t xTaskToQuery, BaseType_t xIndex ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#endif
应用程序任务钩子函数
BaseType_t xTaskCallApplicationTaskHook( TaskHandle_t xTask, void *pvParameter ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取空闲任务的句柄
TaskHandle_t xTaskGetIdleTaskHandle( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取系统状态
UBaseType_t uxTaskGetSystemState( TaskStatus_t * const pxTaskStatusArray, const UBaseType_t uxArraySize, uint32_t * const pulTotalRunTime ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务列表函数
void vTaskList( char * pcWriteBuffer ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取任务运行时间
void vTaskGetRunTimeStats( char *pcWriteBuffer ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务通知相关函数
//非中断
BaseType_t xTaskGenericNotify( TaskHandle_t xTaskToNotify,
uint32_t ulValue, eNotifyAction eAction,
uint32_t *pulPreviousNotificationValue ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#define xTaskNotify( xTaskToNotify, ulValue, eAction ) xTaskGenericNotify( ( xTaskToNotify ), ( ulValue ), ( eAction ), NULL )
#define xTaskNotifyAndQuery( xTaskToNotify, ulValue, eAction, pulPreviousNotifyValue ) xTaskGenericNotify( ( xTaskToNotify ), ( ulValue ), ( eAction ), ( pulPreviousNotifyValue ) )
//中断
BaseType_t xTaskGenericNotifyFromISR( TaskHandle_t xTaskToNotify,
uint32_t ulValue,
eNotifyAction eAction,
uint32_t *pulPreviousNotificationValue,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#define xTaskNotifyFromISR( xTaskToNotify, ulValue, eAction, pxHigherPriorityTaskWoken ) xTaskGenericNotifyFromISR( ( xTaskToNotify ), ( ulValue ), ( eAction ), NULL, ( pxHigherPriorityTaskWoken ) )
#define xTaskNotifyAndQueryFromISR( xTaskToNotify, ulValue, eAction, pulPreviousNotificationValue, pxHigherPriorityTaskWoken ) xTaskGenericNotifyFromISR( ( xTaskToNotify ), ( ulValue ), ( eAction ), ( pulPreviousNotificationValue ), ( pxHigherPriorityTaskWoken ) )
BaseType_t xTaskNotifyWait( uint32_t ulBitsToClearOnEntry,
uint32_t ulBitsToClearOnExit,
uint32_t *pulNotificationValue,
TickType_t xTicksToWait ) PRIVILEGED_FUNCTION;
#define xTaskNotifyGive( xTaskToNotify ) xTaskGenericNotify( ( xTaskToNotify ), ( 0 ), eIncrement, NULL )
void vTaskNotifyGiveFromISR( TaskHandle_t xTaskToNotify,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ) PRIVILEGED_FUNCTION;
uint32_t ulTaskNotifyTake( BaseType_t xClearCountOnExit, TickType_t xTicksToWait ) PRIVILEGED_FUNCTION;
BaseType_t xTaskNotifyStateClear( TaskHandle_t xTask );
任务放置相关函数
（将调用任务从就绪列表中移除，并将其放在等待特定事件的任务列表和延迟任务列表中。 如果事件发生（并且没有更高优先级的任务在同一事件上等待）或延迟时间到期，任务将从两个列表中删除，并在就绪列表中被替换。 ）
//将任务放置在事件列表中（允许阻塞任务）
void vTaskPlaceOnEventList( List_t * const pxEventList, const TickType_t xTicksToWait ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//将任务放置在无序事件列表中
void vTaskPlaceOnUnorderedEventList( List_t * pxEventList, const TickType_t xItemValue, const TickType_t xTicksToWait ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//将任务放置在有序事件列表中（不允许阻塞任务）
void vTaskPlaceOnEventListRestricted( List_t * const pxEventList, TickType_t xTicksToWait, const BaseType_t xWaitIndefinitely ) PRIVILEGED_FUNCTION;
从事件列表中移除任务
（从指定的事件列表和阻塞的任务列表中删除任务，并将其放在就绪队列中。）
//从有序事件列表中移除任务
BaseType_t xTaskRemoveFromEventList( const List_t * const pxEventList ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//从无序事件列表中移除任务
void vTaskRemoveFromUnorderedEventList( ListItem_t * pxEventListItem, const TickType_t xItemValue ) PRIVILEGED_FUNCTION;
切换任务上下文信息
void vTaskSwitchContext( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
重置事件列表项
（ 将事件列表项重置为正常值，这样它就可以使用队列和信号量 ）
TickType_t uxTaskResetEventItemValue( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取当前任务的任务句柄
TaskHandle_t xTaskGetCurrentTaskHandle( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务检查超时相关参数配置
（配置前面提到的超时时间结构体）
void vTaskSetTimeOutState( TimeOut_t * const pxTimeOut ) PRIVILEGED_FUNCTION;
队列实现使用的快捷方式
以防止对 taskYIELD() 不必要的调用
void vTaskMissedYield( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
获取调度器的状态
BaseType_t xTaskGetSchedulerState( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
继承任务优先级
BaseType_t xTaskPriorityInherit( TaskHandle_t const pxMutexHolder ) PRIVILEGED_FUNCTION;
不继承任务优先级
BaseType_t xTaskPriorityDisinherit( TaskHandle_t const pxMutexHolder ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//任务超时后
void vTaskPriorityDisinheritAfterTimeout( TaskHandle_t const pxMutexHolder,
UBaseType_t uxHighestPriorityWaitingTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
任务标号相关函数
//获取任务标号
UBaseType_t uxTaskGetTaskNumber( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;
//设置任务标号
void vTaskSetTaskNumber( TaskHandle_t xTask, const UBaseType_t uxHandle ) PRIVILEGED_FUNCTION;
配置低功耗时用到的时钟补偿
（此函数在使用 FreeRTOS 的低功耗 tickless 模式的时候会用到，即宏 configUSE_TICKLESS_IDLE 为 1。当使能低功耗 tickless 模式以后在执行空闲任务的时候系统时钟节拍中断就会停止运行，系统时钟中断停止运行的这段时间必须得补上， 这个工作就是由这个函数来完成的。）
void vTaskStepTick( const TickType_t xTicksToJump ) PRIVILEGED_FUNCTION;
配置任务低功耗模式状态
eSleepModeStatus eTaskConfirmSleepModeStatus( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
增加互斥对象计数函数
（只能内部使用）
（当一个互斥对象被获取时，增加被持有的互斥对象计数，并返回已获取该互斥对象的任务句柄。 ）
void *pvTaskIncrementMutexHeldCount( void ) PRIVILEGED_FUNCTION;
设置超时时间
（只能内部使用）
void vTaskInternalSetTimeOutState( TimeOut_t * const pxTimeOut ) PRIVILEGED_FUNCTION;
