第08章任务相关API函数

约 1628 字大约 5 分钟

2026-01-19

8.1 核心知识点

相关宏

INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 允许获取历史最小剩余栈，置1,uxTaskGetStackHighWaterMark()才能使用

configGENERATE_RUN_TIME_STATS 运行时统计功能，置1，vTaskGetRunTimeStats（）才能用
configUSE_TRACE_FACILITY 	启用内核跟踪和可视化调试功能，置1，vTaskGetRunTimeStats（）才能用
configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 启用统计信息格式化输出函数，置1，vTaskGetRunTimeStats（）才能用

portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()  需要重定义该宏，计数值初始化
portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() 需要重定义该宏，获取计数值

相关类型：

TaskStatus_t
eTaskState

相关函数

uxTaskPriorityGet()	获取任务优先级
vTaskPrioritySet()	设置任务优先级
uxTaskGetNumberOfTasks()	获取系统中任务的数量
uxTaskGetSystemState()	获取所有任务状态信息
vTaskGetInfo()	获取指定单个的任务信息
xTaskGetCurrentTaskHandle()	获取当前任务的任务句柄
xTaskGetHandle()	根据任务名获取该任务的任务句柄
uxTaskGetStackHighWaterMark()	获取任务的任务栈历史剩余最小值
eTaskGetState()	获取任务状态
vTaskList()	以“表格”形式获取所有任务的信息
vTaskGetRunTimeStats()	获取任务的运行时间

8.2 案例1 查询任务状态信息

① 需求

task1：LED1每1000ms闪烁一次，提示程序正在运行。
task2：用于展示任务状态查询相关API函数的使用（统计任务数量、查看任务优先级、查看历史任务栈最小剩余量）
task3: 点击按键，修改task1的优先级

② 代码

FreeRTOSConfig.h

添加如下配置：

// 允许获取历史最小栈剩余量
#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 1

App_Task.c

#include "App_Task.h"

// 任务1 ------------------------------------
// 任务1函数的原型
void task1_callback(void *pvParameters);
// 任务1名称
#define TASK1_NAME "task1"
// 任务1堆栈大小
#define TASK1_STACK_SIZE 128
// 任务1的优先级
#define TASK1_PRIORITY 1
// 任务1的句柄
TaskHandle_t task1_handle;

// 任务2 ------------------------------------
// 任务2函数的原型
void task2_callback(void *pvParameters);
// 任务2名称
#define TASK2_NAME "task2"
// 任务2堆栈大小
#define TASK2_STACK_SIZE 128
// 任务2的优先级
#define TASK2_PRIORITY 2
// 任务2的句柄
TaskHandle_t task2_handle;

// 任务3 ------------------------------------
// 任务3函数的原型
void task3_callback(void *pvParameters);
// 任务3名称
#define TASK3_NAME "task3"
// 任务3堆栈大小
#define TASK3_STACK_SIZE 128
// 任务3的优先级
#define TASK3_PRIORITY 3
// 任务3的句柄
TaskHandle_t task3_handle;

/**
 * @brief 启动 FreeRTOS 任务管理
 *
 */
void App_Task_Start(void)
{
    // 进入临界区
    taskENTER_CRITICAL();

    // 创建任务1
    xTaskCreate(task1_callback, TASK1_NAME, TASK1_STACK_SIZE, NULL, TASK1_PRIORITY, &task1_handle) == pdPASS ? printf("任务1创建成功! \n") : printf("任务1穿件失败! \n");
    // 创建任务2
    xTaskCreate(task2_callback, TASK2_NAME, TASK2_STACK_SIZE, NULL, TASK2_PRIORITY, &task2_handle) == pdPASS ? printf("任务2创建成功! \n") : printf("任务2穿件失败! \n");
    // 创建任务3
    xTaskCreate(task3_callback, TASK3_NAME, TASK3_STACK_SIZE, NULL, TASK3_PRIORITY, &task3_handle) == pdPASS ? printf("任务3创建成功! \n") : printf("任务3穿件失败! \n");

    // 退出临界区
    taskEXIT_CRITICAL();


    // 启动任务调度器 （ vTaskStartScheduler() 后面的代码不会被执行）
    printf("任务调度器启动... \n");
    vTaskStartScheduler();
    
}


// 任务1函数的实现
void task1_callback(void *pvParameters)
{
    printf("任务1启动... \n");

    while (1)
    {
        // 切换LED1状态
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
        // 延时1000ms
        vTaskDelay(1000);
    }
}

// 任务2函数的实现
void task2_callback(void *pvParameters)
{
    printf("任务2启动... \n");


    while (1)
    {
        printf("Task2 Start ------------------\n");
        // 统计任务数量
        printf("任务数量: %d \n", uxTaskGetNumberOfTasks());
        // 获取任务1优先级
        printf("任务1优先级: %d \n", uxTaskPriorityGet(task1_handle));
        // 获取任务1历史栈最小剩余量
        printf("任务1历史栈最小剩余量:%d \n", uxTaskGetStackHighWaterMark(task1_handle));        
        printf("Task2 End ------------------\n");
        // 阻塞延时1000ms
        vTaskDelay(1000);
    }
}

// 任务3函数的实现
void task3_callback(void *pvParameters)
{
    printf("任务3启动... \n");

    while (1)
    {
        // 检测按键是否按下
        switch (Int_Key_IsDetect())
        {
        case 3:
            // 按键SW3被触发，修改任务1的优先级
            printf("SW3被触发, 修改任务1的优先级为4 ... \n");
            vTaskPrioritySet(task1_handle, 4);
            break;
        default:
            break;
        }
        vTaskDelay(100);   
    }
}

8.3 案例2 任务时间统计

① 需求

task1：LED1每1000ms闪烁一次，提示程序正在运行。
task2：用于展示任务运行时间统计相关API函数的使用。

② 实现原理

③ CubeMX 设置

注意，TIM2需要开启中断！

④ 代码

FreeRTOSConfig.h

添加如下配置：

// 启用时间统计
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1
// 启用格式化函数
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
// 允许追踪任务信息
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1

// 声明用于时间统计值的全局变量
extern uint32_t g_time_count;
// 定义时间统计过程中使用的函数, 用于初始化时间统计变量
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (g_time_count = 0)
// 定义时间统计过程中获取当前时间的函数, 用于获取当前的时间统计值
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()  g_time_count

App_Task.c

#include "App_Task.h"

// 任务1 ------------------------------------
// 任务1函数的原型
void task1_callback(void *pvParameters);
// 任务1名称
#define TASK1_NAME "task1"
// 任务1堆栈大小
#define TASK1_STACK_SIZE 128
// 任务1的优先级
#define TASK1_PRIORITY 1
// 任务1的句柄
TaskHandle_t task1_handle;

// 任务2 ------------------------------------
// 任务2函数的原型
void task2_callback(void *pvParameters);
// 任务2名称
#define TASK2_NAME "task2"
// 任务2堆栈大小
#define TASK2_STACK_SIZE 128
// 任务2的优先级
#define TASK2_PRIORITY 2
// 任务2的句柄
TaskHandle_t task2_handle;

/**
 * @brief 启动 FreeRTOS 任务管理
 *
 */
void App_Task_Start(void)
{
    // 进入临界区
    taskENTER_CRITICAL();

    // 创建任务1
    xTaskCreate(task1_callback, TASK1_NAME, TASK1_STACK_SIZE, NULL, TASK1_PRIORITY, &task1_handle) == pdPASS ? printf("任务1创建成功! \n") : printf("任务1穿件失败! \n");
    // 创建任务2
    xTaskCreate(task2_callback, TASK2_NAME, TASK2_STACK_SIZE, NULL, TASK2_PRIORITY, &task2_handle) == pdPASS ? printf("任务2创建成功! \n") : printf("任务2穿件失败! \n");

    // 退出临界区
    taskEXIT_CRITICAL();

    // 启动任务调度器 （ vTaskStartScheduler() 后面的代码不会被执行）
    printf("任务调度器启动... \n");
    vTaskStartScheduler();
    
}


// 任务1函数的实现
void task1_callback(void *pvParameters)
{
    printf("任务1启动... \n");

    while (1)
    {
        // 切换LED1状态
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
        // 延时1000ms
        vTaskDelay(1000);
    }
}

// 任务2函数的实现
void task2_callback(void *pvParameters)
{
    printf("任务2启动... \n");

    char task_time_info[128];

    while (1)
    {
        printf("Task2 Start ------------------\n");
        // 统计任务时间并打印
        vTaskGetRunTimeStats(task_time_info);
        printf("%s", task_time_info);
        printf("Task2 End ------------------\n");
        // 阻塞延时1000ms
        vTaskDelay(1000);
    }
}

main.c

/* 前面代码省略... */
/* USER CODE BEGIN 0 */

// 定义全局变量，用于任务时间统计
uint32_t g_time_count = 0;

/* USER CODE END 0 */

int main(void)
{

  /* 前面代码省略... */
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  // 打印标题
  printf("FreeRTOS Exmaple ... \n");

  // 启动TIM2的更新中断
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

  // 启动FreeRTOS任务管理, 一旦启动FreeRTOS，后面代码将不会执行
  App_Task_Start();
 
  /* USER CODE END 2 */
  /* 后面代码省略... */
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */

  /* USER CODE END Callback 0 */
  if (htim->Instance == TIM6) {
    HAL_IncTick();
  }
  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */

  // 如果是TIM2的更新中断
  if (htim->Instance == TIM2)
  {
    // 增加时间统计
    g_time_count++;
  }

  /* USER CODE END Callback 1 */
}

第08章 任务相关API函数

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