跟着野火从零开始手搓FreeRTOS（6）多优先级的配置

        在 FreeRTOS 中，数字优先级越小，逻辑优先级也越小。

        之前提过，就绪列表其实就是一个数组， 里面存的是就绪任务的TCB（准确来说是 TCB 里面的 xStateListItem 节点），数组的下标对应任务的优先级，优先级越低对应的数组下标越小。空闲任务的优先级最低，对应的下标为 0 。

        任务在创建的时候，会根据任务的优先级将任务插入到就绪列表不同的位置。相同优先级的任务插入到就绪列表里面的同一条链表中，按照时间片轮转的方式交替运行。

        pxCurrenTCB 是一个全局的 TCB 指针，用于当前正在运行的 TCB 。所以想要实现优先级，只要在任务切换的时候让 pxCurrenTCB 指向最高优先级的就绪任务的 TCB 即可。

        FreeRTOS 提供了两种方法，一套是通用的，一套是根据特定的处理器优化过的。

前期变量定义

        首先需要定义空闲任务的优先级，还要定义一个表示创建任务的最高优先级的静态变量uxTopReadyPriority，默认这个变量的值为0，即空闲任务的优先级。

/* 空闲任务的优先级，task.h定义 */
#define tskIDLE_PRIORITY			       ( ( UBaseType_t ) 0U )
/* uxTopReadyPriority，定义task.c定义 */
static volatile UBaseType_t uxTopReadyPriority 		= tskIDLE_PRIORITY;

    通用方法

        寻找优先级的实现在 task.c 中实现。

        寻找最高优先级的方法通过宏configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION来控制，为0是通用方法，1是优化方法。这个宏在 portmacro.h 中定义为1。 

获取最高优先级函数taskRECORD_READY_PRIORITY()

        调用taskRECORD_READY_PRIORITY()来更新uxTopReadyPriority的值，获得最高优先级。之后将通过uxTopReadyPriority的值，来确定就绪任务。

/* 查找最高优先级的就绪任务：通用方法 */                                    
#if ( configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION == 0 )#define taskRECORD_READY_PRIORITY( uxPriority )														\{																									\if( ( uxPriority ) > uxTopReadyPriority )														\{																								\uxTopReadyPriority = ( uxPriority );														\}																								\} #define taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()															\{																									\UBaseType_t uxTopPriority = uxTopReadyPriority;														\\/* 寻找包含就绪任务的最高优先级的队列 */                                                          \while( listLIST_IS_EMPTY( &( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) ) )							\{																								\--uxTopPriority;																			\}																								\\/* 获取优先级最高的就绪任务的TCB，然后更新到pxCurrentTCB */							            \listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxCurrentTCB, &( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) );			\/* 更新uxTopReadyPriority */                                                                    \uxTopReadyPriority = uxTopPriority;																\} /* taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK */

 寻找最高优先级就绪任务taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()

         taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()实现寻找最高优先级任务的功能，将uxTopReadyPriority和pxCurrentTCB 的值更新为优先级最高的就绪任务对应的值。

        这个函数首先将上一步获取的最大优先级取出来，通过while循环判断当前优先级对应的链表里有没有任务。因为FreeRTOS的优先级越小，对应的数字越小，所以如果检测不到当前链表下的任务，那么就让优先级减一再去进行判断。循环往复，直到检测到链表中的任务为止，跳出循环。

        之后获取这个任务的TCB，更新uxTopReadyPriority和pxCurrentTCB的值，至此确定好了优先级。

优化方法

        这里还是借用野火的图和例子：

        Cortex-M内核有一个计算前导零的指令CLZ，所谓前导零就是计算一个变量从高位开始第一次出现 1 的位的前面的零的个数。 比如： 一个 32 位的变量 uxTopReadyPriority， 其位 0、位 24 和 位 25 均 置 1 ， 其 余 位 为 0 。 那 么 使 用 前 导 零 指 令 __CLZ (uxTopReadyPriority)可以很快的计算出 uxTopReadyPriority 的前导零的个数为 6。

        如果 uxTopReadyPriority 的每个位号对应的是任务的优先级，任务就绪时，则将对应的位置 1，反之则清零。那么上述例子中优先级 0、优先级 24 和优先级 25 这三个任务中优先级为 25 的任务优先级最高。利用前导零计算指令可以很快计算出就绪任务中的最高优先级为：

( 31UL  -  ( uint32_t ) __clz( ( uxReadyPriorities ) ) ) = ( 31UL - ( uint32_t ) 6 ) = 25。

        概括来讲，优化方法就是用位数-1来减去前导零的个数来得到最高优先级。

        首先在portmacro.h中定义需要的两个函数并根据优先级修改相应的位。

define portRECORD_READY_PRIORITY( uxPriority, uxReadyPriorities ) ( uxReadyPriorities ) |= ( 1UL << ( uxPriority ) )
#define portRESET_READY_PRIORITY( uxPriority, uxReadyPriorities ) ( uxReadyPriorities ) &= ~( 1UL << ( uxPriority ) )

优先级修改函数taskRECORD_READY_PRIORITY()与taskRESET_READY_PRIORITY()

        taskRECORD_READY_PRIORITY()可以根据传入的形参（一般就是任务的优先级）将uxTopReadyPriority的某个位置1，通过上述例子提到的方法，通过计算前导零的个数来得到最高优先级。taskRESET_READY_PRIORITY()则与之相反，它会将某个位清0。

        需要注意的是，taskRESET_READY_PRIORITY()清0前要先保证就绪列表中对应优先级下的链表中没有任务。

        之后使用taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()寻找最高优先级就绪任务。这个函数实现的功能和通用方法的基本一致，只不过这里是将最高优先级存到局部变量uxTopPriority中。

/* 这两个宏定义只有在选择优化方法时才用，这里定义为空 */#define taskRESET_READY_PRIORITY( uxPriority )#define portRESET_READY_PRIORITY( uxPriority, uxTopReadyPriority )/* 查找最高优先级的就绪任务：根据处理器架构优化后的方法 */
#else /* configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION */#define taskRECORD_READY_PRIORITY( uxPriority )	portRECORD_READY_PRIORITY( uxPriority, uxTopReadyPriority )/*-----------------------------------------------------------*/#define taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK()														    \{																								    \UBaseType_t uxTopPriority;																		    \\/* 寻找最高优先级 */								                            \portGET_HIGHEST_PRIORITY( uxTopPriority, uxTopReadyPriority );								    \/* 获取优先级最高的就绪任务的TCB，然后更新到pxCurrentTCB */                                       \listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxCurrentTCB, &( pxReadyTasksLists[ uxTopPriority ] ) );		    \} /* taskSELECT_HIGHEST_PRIORITY_TASK() *//*-----------------------------------------------------------*/
#if 0#define taskRESET_READY_PRIORITY( uxPriority )														\{																									\if( listCURRENT_LIST_LENGTH( &( pxReadyTasksLists[ ( uxPriority ) ] ) ) == ( UBaseType_t ) 0 )	\{																								\portRESET_READY_PRIORITY( ( uxPriority ), ( uxTopReadyPriority ) );							\}																								\}
#else#define taskRESET_READY_PRIORITY( uxPriority )											            \{																							        \portRESET_READY_PRIORITY( ( uxPriority ), ( uxTopReadyPriority ) );					        \}
#endif#endif /* configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION */

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