找回密码
 立即注册
首页 业界区 安全 freeRTOS源码解析4--tasks.c 2

freeRTOS源码解析4--tasks.c 2

烯八 2025-6-8 13:00:28
4、tasks.c解析

时隔两年,还是决定继续把这个系统解析完成,有始有终。不过这次源码又从官网上下载了最新的,可能和我以前看的略有区别,但应该基本不影响理解。
接下来正式开始。

  • 4.1.3 新增或是遗漏的两个宏
  1. 1     /* Returns pdTRUE if the task is actively running and not scheduled to yield. */
  2. 2     /* 如果任务正在运行并且没有被调度,则返回 TRUE。 */
  3. 3     #define taskTASK_IS_RUNNING( pxTCB )                          ( ( ( pxTCB ) == pxCurrentTCB ) ? ( pdTRUE ) : ( pdFALSE ) )
  4. 4     #define taskTASK_IS_RUNNING_OR_SCHEDULED_TO_YIELD( pxTCB )    ( ( ( pxTCB ) == pxCurrentTCB ) ? ( pdTRUE ) : ( pdFALSE ) )
复制代码
4.2 接口解析

 4.2.1 静态创建任务--xTaskCreateStatic

 这个接口创建的任务,根据“FreeRTOS.h”文件的描述,当任务删除时,任务的栈和TCB都不能被释放。
1.gif
2.gif
  1.   1 /* 根据FreeRTOSConfig.h配置的不同结构体会有差异, 这是我的结果 */
  2.   2 struct xSTATIC_LIST_ITEM
  3.   3 {
  4.   4     TickType_t xDummy2;
  5.   5     void * pvDummy3[ 4 ];
  6.   6 };
  7.   7 typedef struct xSTATIC_LIST_ITEM StaticListItem_t;
  8.   8
  9.   9 /* 根据FreeRTOSConfig.h配置的不同结构体会有差异, 这是我的结果。
  10. 10  * configMAX_TASK_NAME_LEN = 16
  11. 11  * configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES = 1 */
  12. 12 typedef struct xSTATIC_TCB {
  13. 13     void * pxDummy1;
  14. 14     StaticListItem_t xDummy3[ 2 ];
  15. 15     UBaseType_t uxDummy5;
  16. 16     void * pxDummy6;
  17. 17     uint8_t ucDummy7[ configMAX_TASK_NAME_LEN ];
  18. 18     UBaseType_t uxDummy12[ 2 ];
  19. 19     uint32_t ulDummy18[ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];
  20. 20     uint8_t ucDummy19[ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];
  21. 21     uint8_t uxDummy20;
  22. 22 } StaticTask_t;
  23. 23
  24. 24
  25. 25 static TCB_t * prvCreateStaticTask( TaskFunction_t pxTaskCode,
  26. 26                                         const char * const pcName,
  27. 27                                         const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,
  28. 28                                         void * const pvParameters,
  29. 29                                         UBaseType_t uxPriority,
  30. 30                                         StackType_t * const puxStackBuffer,
  31. 31                                         StaticTask_t * const pxTaskBuffer,
  32. 32                                         TaskHandle_t * const pxCreatedTask )
  33. 33     {
  34. 34         TCB_t * pxNewTCB;
  35. 35
  36. 36         configASSERT( puxStackBuffer != NULL );
  37. 37         configASSERT( pxTaskBuffer != NULL );
  38. 38
  39. 39         #if ( configASSERT_DEFINED == 1 )
  40. 40         {
  41. 41             /* Sanity check that the size of the structure used to declare a
  42. 42              * variable of type StaticTask_t equals the size of the real task
  43. 43              * structure. */
  44. 44              /* 确保静态的TCB和TCB_t大小是一致的,一般是一致的 */
  45. 45             volatile size_t xSize = sizeof( StaticTask_t );
  46. 46             configASSERT( xSize == sizeof( TCB_t ) );
  47. 47             ( void ) xSize; /* Prevent unused variable warning when configASSERT() is not used. */
  48. 48         }
  49. 49         #endif /* configASSERT_DEFINED */
  50. 50
  51. 51         if( ( pxTaskBuffer != NULL ) && ( puxStackBuffer != NULL ) )
  52. 52         {
  53. 53             /* The memory used for the task's TCB and stack are passed into this
  54. 54              * function - use them. */
  55. 55             /* MISRA Ref 11.3.1 [Misaligned access] */
  56. 56             /* More details at: https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/blob/main/MISRA.md#rule-113 */
  57. 57             /* coverity[misra_c_2012_rule_11_3_violation] */
  58. 58             pxNewTCB = ( TCB_t * ) pxTaskBuffer;
  59. 59             ( void ) memset( ( void * ) pxNewTCB, 0x00, sizeof( TCB_t ) );
  60. 60             pxNewTCB->pxStack = ( StackType_t * ) puxStackBuffer;
  61. 61
  62. 62             #if ( tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE != 0 )
  63. 63             {
  64. 64                 /* Tasks can be created statically or dynamically, so note this
  65. 65                  * task was created statically in case the task is later deleted. */
  66. 66                  /* 标记任务是静态创建的 */
  67. 67                 pxNewTCB->ucStaticallyAllocated = tskSTATICALLY_ALLOCATED_STACK_AND_TCB;
  68. 68             }
  69. 69             #endif /* tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE */
  70. 70
  71. 71             /* 初始化任务参数,后面会讲到 */
  72. 72             prvInitialiseNewTask( pxTaskCode, pcName, uxStackDepth, pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask, pxNewTCB, NULL );
  73. 73         }
  74. 74         else
  75. 75         {
  76. 76             pxNewTCB = NULL;
  77. 77         }
  78. 78
  79. 79         return pxNewTCB;
  80. 80     }
  81. 81 /*-----------------------------------------------------------*/
  82. 82
  83. 83     /* pxTaskCode:任务入口;
  84. 84      * pcName:任务名称;
  85. 85      * uxStackDepth:任务栈深;
  86. 86      * pvParameters:任务形参;
  87. 87      * uxPriority:任务优先级;
  88. 88      * puxStackBuffer:任务栈,用户提供内存;
  89. 89      * pxTaskBuffer:任务TCB数据存放,用户提供内存。 */
  90. 90     TaskHandle_t xTaskCreateStatic( TaskFunction_t pxTaskCode,
  91. 91                                     const char * const pcName,
  92. 92                                     const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,
  93. 93                                     void * const pvParameters,
  94. 94                                     UBaseType_t uxPriority,
  95. 95                                     StackType_t * const puxStackBuffer,
  96. 96                                     StaticTask_t * const pxTaskBuffer )
  97. 97     {
  98. 98         TaskHandle_t xReturn = NULL;
  99. 99         TCB_t * pxNewTCB;
  100. 100
  101. 101         /* 设置任务,初始化参数 */
  102. 102         pxNewTCB = prvCreateStaticTask( pxTaskCode, pcName, uxStackDepth, pvParameters, uxPriority, puxStackBuffer, pxTaskBuffer, &xReturn );
  103. 103
  104. 104         if( pxNewTCB != NULL )
  105. 105         {
  106. 106             prvAddNewTaskToReadyList( pxNewTCB );   /* 加入到就绪列表中,后面会讲到 */
  107. 107         }
  108. 108         else
  109. 109         {
  110. 110             mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  111. 111         }
  112. 112
  113. 113         return xReturn;
  114. 114     }
复制代码
xTaskCreateStatic 4.2.2 动态创建任务--xTaskCreate

3.gif
4.gif
  1. 1 static TCB_t * prvCreateTask( TaskFunction_t pxTaskCode,
  2. 2                                    const char * const pcName,
  3. 3                                    const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,
  4. 4                                    void * const pvParameters,
  5. 5                                    UBaseType_t uxPriority,
  6. 6                                    TaskHandle_t * const pxCreatedTask )
  7. 7 {
  8. 8     TCB_t * pxNewTCB;
  9. 9
  10. 10
  11. 11     StackType_t * pxStack;
  12. 12
  13. 13     /* 在堆栈管理的文章中有介绍过,申请内存
  14. 14      * #define pvPortMallocStack    pvPortMalloc
  15. 15      * #define vPortFreeStack       vPortFree */
  16. 16     pxStack = pvPortMallocStack( ( ( ( size_t ) uxStackDepth ) * sizeof( StackType_t ) ) );
  17. 17
  18. 18     if( pxStack != NULL )
  19. 19     {
  20. 20         /* Allocate space for the TCB. */
  21. 21         pxNewTCB = ( TCB_t * ) pvPortMalloc( sizeof( TCB_t ) );
  22. 22
  23. 23         if( pxNewTCB != NULL )
  24. 24         {
  25. 25             ( void ) memset( ( void * ) pxNewTCB, 0x00, sizeof( TCB_t ) );
  26. 26
  27. 27             /* Store the stack location in the TCB. */
  28. 28             pxNewTCB->pxStack = pxStack;
  29. 29         }
  30. 30         else
  31. 31         {
  32. 32             /* The stack cannot be used as the TCB was not created.  Free
  33. 33              * it again. */
  34. 34             vPortFreeStack( pxStack );
  35. 35         }
  36. 36     }
  37. 37     else
  38. 38     {
  39. 39         pxNewTCB = NULL;
  40. 40     }
  41. 41
  42. 42     if( pxNewTCB != NULL )
  43. 43     {
  44. 44         #if ( tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE != 0 )
  45. 45         {
  46. 46             /* Tasks can be created statically or dynamically, so note this
  47. 47              * task was created dynamically in case it is later deleted. */
  48. 48             /* 标记任务是动态创建的 */
  49. 49             pxNewTCB->ucStaticallyAllocated = tskDYNAMICALLY_ALLOCATED_STACK_AND_TCB;
  50. 50         }
  51. 51         #endif /* tskSTATIC_AND_DYNAMIC_ALLOCATION_POSSIBLE */
  52. 52
  53. 53         /* 初始化任务参数,后面会讲到 */
  54. 54         prvInitialiseNewTask( pxTaskCode, pcName, uxStackDepth, pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask, pxNewTCB, NULL );
  55. 55     }
  56. 56
  57. 57     return pxNewTCB;
  58. 58 }
  59. 59 /*-----------------------------------------------------------*/
  60. 60
  61. 61 /* 这里的形参就不介绍了,应该都比较清楚 */
  62. 62 BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,
  63. 63                             const char * const pcName,
  64. 64                             const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,
  65. 65                             void * const pvParameters,
  66. 66                             UBaseType_t uxPriority,
  67. 67                             TaskHandle_t * const pxCreatedTask )
  68. 68 {
  69. 69     TCB_t * pxNewTCB;
  70. 70     BaseType_t xReturn;
  71. 71
  72. 72     /* 设置任务,初始化参数 */
  73. 73     pxNewTCB = prvCreateTask( pxTaskCode, pcName, uxStackDepth, pvParameters, uxPriority, pxCreatedTask );
  74. 74
  75. 75     if( pxNewTCB != NULL )
  76. 76     {
  77. 77         prvAddNewTaskToReadyList( pxNewTCB );   /* 加入到就绪列表中,后面会讲到 */
  78. 78         xReturn = pdPASS;
  79. 79     }
  80. 80     else
  81. 81     {
  82. 82         xReturn = errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY;
  83. 83     }
  84. 84
  85. 85     return xReturn;
  86. 86 }
复制代码
xTaskCreate4.2.3 初始化任务--prvInitialiseNewTask

这个函数比较复杂,是在创建任务的时候调用的,基本逻辑比较清晰,去除了一些多核、MPU的代码就简化很多。有一些列表的值也许暂时不清楚为何如此设置,但到使用时应该就清楚这个初始值的含义了。
5.gif
6.gif
  1.   1 static void prvInitialiseNewTask( TaskFunction_t pxTaskCode,
  2.   2                                   const char * const pcName,
  3.   3                                   const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,
  4.   4                                   void * const pvParameters,
  5.   5                                   UBaseType_t uxPriority,
  6.   6                                   TaskHandle_t * const pxCreatedTask,
  7.   7                                   TCB_t * pxNewTCB,
  8.   8                                   const MemoryRegion_t * const xRegions )
  9.   9 {
  10. 10     StackType_t * pxTopOfStack;
  11. 11     UBaseType_t x;
  12. 12
  13. 13     /* Calculate the top of stack address.  This depends on whether the stack
  14. 14      * grows from high memory to low (as per the 80x86) or vice versa.
  15. 15      * portSTACK_GROWTH is used to make the result positive or negative as required
  16. 16      * by the port. */
  17. 17     #if ( portSTACK_GROWTH < 0 )
  18. 18     {
  19. 19         /* 往前走4个字节,因为这个栈是先存值,再移动指针,所以需要确保栈顶指针指向栈空间的最后一个有效位置 */
  20. 20         pxTopOfStack = &( pxNewTCB->pxStack[ uxStackDepth - ( configSTACK_DEPTH_TYPE ) 1 ] );
  21. 21         /* 栈需要对齐 */
  22. 22         pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack ) & ( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );
  23. 23
  24. 24         /* Check the alignment of the calculated top of stack is correct. */
  25. 25         configASSERT( ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack & ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) == 0U ) );
  26. 26     }
  27. 27     #endif
  28. 28
  29. 29     /* Store the task name in the TCB. */
  30. 30     if( pcName != NULL )
  31. 31     {
  32. 32         for( x = ( UBaseType_t ) 0; x < ( UBaseType_t ) configMAX_TASK_NAME_LEN; x++ )
  33. 33         {
  34. 34             pxNewTCB->pcTaskName[ x ] = pcName[ x ];
  35. 35
  36. 36             /* Don't copy all configMAX_TASK_NAME_LEN if the string is shorter than
  37. 37              * configMAX_TASK_NAME_LEN characters just in case the memory after the
  38. 38              * string is not accessible (extremely unlikely). */
  39. 39             if( pcName[ x ] == ( char ) 0x00 )
  40. 40             {
  41. 41                 break;
  42. 42             }
  43. 43             else
  44. 44             {
  45. 45                 mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  46. 46             }
  47. 47         }
  48. 48
  49. 49         /* Ensure the name string is terminated in the case that the string length
  50. 50          * was greater or equal to configMAX_TASK_NAME_LEN. */
  51. 51         pxNewTCB->pcTaskName[ configMAX_TASK_NAME_LEN - 1U ] = '\0';
  52. 52     }
  53. 53     else
  54. 54     {
  55. 55         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  56. 56     }
  57. 57
  58. 58     /* This is used as an array index so must ensure it's not too large. */
  59. 59     configASSERT( uxPriority < configMAX_PRIORITIES );
  60. 60
  61. 61     if( uxPriority >= ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES )
  62. 62     {
  63. 63         uxPriority = ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( UBaseType_t ) 1U;
  64. 64     }
  65. 65     else
  66. 66     {
  67. 67         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  68. 68     }
  69. 69
  70. 70     pxNewTCB->uxPriority = uxPriority;
  71. 71 #if ( configUSE_MUTEXES == 1 )
  72. 72     {
  73. 73         pxNewTCB->uxBasePriority = uxPriority;    /* 用于优先级继承机制 */
  74. 74     }
  75. 75 #endif /* configUSE_MUTEXES */
  76. 76
  77. 77     vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xStateListItem ) );
  78. 78     vListInitialiseItem( &( pxNewTCB->xEventListItem ) );
  79. 79
  80. 80     /* Set the pxNewTCB as a link back from the ListItem_t.  This is so we can get
  81. 81      * back to  the containing TCB from a generic item in a list. */
  82. 82     /* 设置ListItem_t的持有者,这样可以从Item处获取到TCB */
  83. 83     listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxNewTCB->xStateListItem ), pxNewTCB );
  84. 84
  85. 85     /* Event lists are always in priority order. */
  86. 86     /* 事件列表总是按优先级排序,具体的可以等解析事件的时候再会过来看为什么这么设置 */
  87. 87     listSET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxNewTCB->xEventListItem ), ( TickType_t ) configMAX_PRIORITIES - ( TickType_t ) uxPriority );
  88. 88     listSET_LIST_ITEM_OWNER( &( pxNewTCB->xEventListItem ), pxNewTCB );
  89. 89
  90. 90     /* Initialize the TCB stack to look as if the task was already running,
  91. 91      * but had been interrupted by the scheduler.  The return address is set
  92. 92      * to the start of the task function. Once the stack has been initialised
  93. 93      * the top of stack variable is updated. */
  94. 94     #if ( portUSING_MPU_WRAPPERS == 0 )
  95. 95     {
  96. 96         /* If the port has capability to detect stack overflow,
  97. 97          * pass the stack end address to the stack initialization
  98. 98          * function as well. */
  99. 99         #if ( portHAS_STACK_OVERFLOW_CHECKING == 0 )
  100. 100         {
  101. 101             /* 初始化栈,伪造一个现场 */
  102. 102             pxNewTCB->pxTopOfStack = pxPortInitialiseStack( pxTopOfStack, pxTaskCode, pvParameters );
  103. 103         }
  104. 104         #endif /* portHAS_STACK_OVERFLOW_CHECKING */
  105. 105     }
  106. 106     #endif /* portUSING_MPU_WRAPPERS */
  107. 107
  108. 108     if( pxCreatedTask != NULL )
  109. 109     {
  110. 110         /* Pass the handle out in an anonymous way.  The handle can be used to
  111. 111          * change the created task's priority, delete the created task, etc.*/
  112. 112         *pxCreatedTask = ( TaskHandle_t ) pxNewTCB;
  113. 113     }
  114. 114     else
  115. 115     {
  116. 116         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  117. 117     }
  118. 118 }
复制代码
prvInitialiseNewTask4.2.4 加入到就绪列表--prvAddNewTaskToReadyList

7.gif
8.gif
  1. 1 static void prvAddNewTaskToReadyList( TCB_t * pxNewTCB )
  2. 2 {
  3. 3     /* Ensure interrupts don't access the task lists while the lists are being
  4. 4      * updated. */
  5. 5     /* 会操作任务列表,所以需要进入临界区,防止有系统中断打断 */
  6. 6     taskENTER_CRITICAL();
  7. 7     {
  8. 8         uxCurrentNumberOfTasks = ( UBaseType_t ) ( uxCurrentNumberOfTasks + 1U );
  9. 9
  10. 10         if( pxCurrentTCB == NULL )
  11. 11         {
  12. 12             /* There are no other tasks, or all the other tasks are in
  13. 13              * the suspended state - make this the current task. */
  14. 14             pxCurrentTCB = pxNewTCB;
  15. 15
  16. 16             if( uxCurrentNumberOfTasks == ( UBaseType_t ) 1 )
  17. 17             {
  18. 18                 /* This is the first task to be created so do the preliminary
  19. 19                  * initialisation required.  We will not recover if this call
  20. 20                  * fails, but we will report the failure. */
  21. 21                 /* 第一个任务被创建,需要先初始化任务列表,具体流程后面会解析 */
  22. 22                 prvInitialiseTaskLists();
  23. 23             }
  24. 24             else
  25. 25             {
  26. 26                 mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  27. 27             }
  28. 28         }
  29. 29         else
  30. 30         {
  31. 31             /* If the scheduler is not already running, make this task the
  32. 32              * current task if it is the highest priority task to be created
  33. 33              * so far. */
  34. 34             /*
  35. 35             如果调度器未被运行且这是至今为止创建的最高优先级的任务,则把此任务作为当前任务 */
  36. 36             if( xSchedulerRunning == pdFALSE )
  37. 37             {
  38. 38                 if( pxCurrentTCB->uxPriority <= pxNewTCB->uxPriority )
  39. 39                 {
  40. 40                     pxCurrentTCB = pxNewTCB;
  41. 41                 }
  42. 42                 else
  43. 43                 {
  44. 44                     mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  45. 45                 }
  46. 46             }
  47. 47             else
  48. 48             {
  49. 49                 mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  50. 50             }
  51. 51         }
  52. 52
  53. 53         uxTaskNumber++;
  54. 54
  55. 55         prvAddTaskToReadyList( pxNewTCB );    // 真正的操作列表,放进去
  56. 56
  57. 57         portSETUP_TCB( pxNewTCB );
  58. 58     }
  59. 59     taskEXIT_CRITICAL();
  60. 60
  61. 61     if( xSchedulerRunning != pdFALSE )
  62. 62     {
  63. 63         /* If the created task is of a higher priority than the current task
  64. 64          * then it should run now. */
  65. 65         /* 如果创建的任务优先级比当前任务高,则yield */
  66. 66         taskYIELD_ANY_CORE_IF_USING_PREEMPTION( pxNewTCB );
  67. 67     }
  68. 68     else
  69. 69     {
  70. 70         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
  71. 71     }
  72. 72 }
复制代码
prvAddNewTaskToReadyList4.2.5 初始化任务列表--prvInitialiseTaskLists

9.gif
10.gif
  1. 1 static void prvInitialiseTaskLists( void )
  2. 2 {
  3. 3     UBaseType_t uxPriority;
  4. 4
  5. 5     /* 初始化所有的任务列表,包括就绪、阻塞、停止列表等 */
  6. 6     for( uxPriority = ( UBaseType_t ) 0U; uxPriority < ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES; uxPriority++ )
  7. 7     {
  8. 8         vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );
  9. 9     }
  10. 10
  11. 11     vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );
  12. 12     vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );
  13. 13     vListInitialise( &xPendingReadyList );
  14. 14
  15. 15     #if ( INCLUDE_vTaskDelete == 1 )
  16. 16     {
  17. 17         vListInitialise( &xTasksWaitingTermination );
  18. 18     }
  19. 19     #endif /* INCLUDE_vTaskDelete */
  20. 20
  21. 21     #if ( INCLUDE_vTaskSuspend == 1 )
  22. 22     {
  23. 23         vListInitialise( &xSuspendedTaskList );
  24. 24     }
  25. 25     #endif /* INCLUDE_vTaskSuspend */
  26. 26
  27. 27     /* Start with pxDelayedTaskList using list1 and the pxOverflowDelayedTaskList
  28. 28      * using list2. */
  29. 29     pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;
  30. 30     pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
  31. 31 }
复制代码
prvInitialiseTaskLists 
  补充一下流程图:
11.jpg

 
 
到这里,创建任务所涉及到的接口都已解析过了,可能还遗留有一些小问题,但我相信在后面的解析过程中,这些问题都会有所解答。
下次开始任务删除相关的接口解析了。

来源:程序园用户自行投稿发布,如果侵权,请联系站长删除
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!

相关推荐

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册