FreeRTOS快速使用指南（4） 资源管理

一·为什么，以及在什么时候有必要进行资源管理与控制。

        1.为什么进行资源管理与控制

                    把资源分好类，便于程序开发有条理性，下一步就是对资源进行合理有逻辑的控制

        2.什么时候进行资源管理与控制

                    在资源数量比较多的情况下、并且不同的任务会对同一或者不同资源进行处理控制

二· 什么是临界区。

临界区就是指taskENTER_CRITICAL()与 taskEXIT_CRITICAL()之间的代码区间，防止被其它任务给中断，但是会被硬件中断打断，即高于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断打断，但是这些可以打断的临界区的函数不能使用FreeRTOS API函数

1.使用方法：

taskENTER_CRITICAL()；//任务进入临界区
。
。
code
。
。
taskEXIT_CRITICAL()；//任务离开临界区

2.taskENTER_CRITICAL()分析：

        调用内联函数vPortRaiseBASEPRI()，将basepri设置为最高优先级

static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void )
{
    uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
     __asm
    {
         /* Set BASEPRI to the max syscall priority to effect a critical section. */
         msr basepri, ulNewBASEPRI
         dsb
         isb
    }

}

3.taskENTER_CRITICAL()分析：

        调用内联函数 vPortSetBASEPRI()，将basepri设置为最低优先级

static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI )
{
    __asm
    {
       /* Barrier instructions are not used as this function is only used to lower the BASEPRI value. */
         msr basepri, ulBASEPRI
    }
}

注：basepri是一个中断寄存器，该值为n，大于等于n的任务都被屏蔽

        故taskENTER_CRITICAL()与 taskEXIT_CRITICAL()两个函数的意思是在临界去代码前把 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY赋予给basepri，优先级及小于该优先级的任务都被屏蔽，等待临界区内代码执行完再将basepri指设置为0，即不屏蔽任何优先级的任务。

三· 互斥是什么意思。

        相互排斥，两个任务或多个任务不运行不会相互干扰

        任务1执行的时候任务2不执行，任务2执行的时候任务1不执行

四· 挂起调度器有什么意义

         可以保护一段代码不被其他任务打断（实现临界区，适用于临界区较长的方案，但是唤醒操作耗时长）

1.任务挂起所有

        void vTaskSuspendAll( void );

2.任务唤醒所有

        portBASE_TYPE xTaskResumeAll( void );

五· 如何使用互斥量

 注意：小心互锁信号造成的任务优先级互锁和优先级反转

1.创建互斥信号量

        xSemaphoreHandle xSemaphoreCreateMutex( void );

 2.获取互斥信号量

        xSemaphoreTake( xSemaphore, xBlockTime )

3.释放互斥信号量

        xSemaphoreGive( xSemaphore )

4.如何使用互斥信号量

       （1）创建互斥量

       （2）任务A，获取互斥量，执行任务A功能，释放互斥量

       （3）任务B， 获取互斥量，执行任务B功能，释放互斥量

六· 如何创建与使用守护任务。

1.创建守护函数

  守护任务由内核在每次心跳中断时调用，要挂接一个心跳钩子函数，需要做以下配置：

         （1）设置 FreeRTOSConfig.h 中的常量 configUSE_TICK_HOOK 为 1

         （2）提供钩子函数的具体实现，void vApplicationTickHook( void );

         （3）一般设置钩子函数优先级比较低

2.使用守护任务

七· 什么是优先级反转，以及优先级继承是如何减小(但不是消除)其影响的。

1.优先级反转：

        （1）低优先级任务在被高优先级任务抢占之前获取到互斥信号量。

       （2）高优先级任务尝试获取互斥锁但是不能获取，因为它已经被低优先级任务持有，高优先级任务进入阻塞态，等待互斥锁可以用。

        （3）低优先级任务组织高优先级任务执行，因此继承了高优先级任务的优先级，此时不能被中优先级任务抢占，因此低优先级和中优先级任务优先级反转存在的时间被最小化。当低优先级任务给出互斥量信号，低优先级任务的优先级返回本来的优先级。

        （4）高优先级任务返回互斥锁时，导致高优先级任务作为互斥锁持有者退出阻塞态，当高优先级任务已经完成互斥锁时给出互斥信号量，这中优先级任务仅在高优先级任务返回到阻塞态时执行，因此中优先级任务不会阻碍高优先级任务。

2.优先级继承

        持有互斥量的低优先级任务会继承等待互斥量的高优先级任务，等到低优先级任务给出互斥量，低优先级任务恢复本来优先级。

八.参考文献

实时内核使用指南-中文

九.技术交流

公众号：橘入式技术交流

哔哩哔哩：橘-爽歪歪

总结

        FreeRTOS提供了资源的管理技巧以及一些API函数，利用互斥量避免多个任务对共同资源无逻辑无规则使用，但是这种技巧也是存在弊端，不能一劳永逸，还是需要自己对项目有清楚的规划，任务之间不要相互干扰，做到高聚合低冗余的一个情况。