【学习日记】【FreeRTOS】延时列表的实现

前言

本文在前面文章的基础上实现了延时列表,取消了 TCB 中的延时参数。
本文是对野火 RTOS 教程的笔记,融入了笔者的理解,代码大部分来自野火。

一、如何更高效地查找延时到期的任务

1. 朴素方式

  • 在本文之前,我们使用了一种朴素的思想进行延时任务的查找:
    • 在 TCB 中设置一个延时参数,需要延时的时候进行初始化
    • 将延时任务挂起(清除就绪优先级位 uxTopReadyPriority)
    • 当 SysTick 中断时,扫描就绪列表中每个 TCB,如果延时参数不为 0 就减 1
    • 如果延时参数被减到 0,就置对应的就绪优先级位 uxTopReadyPriority,然后进行任务切换
      可以看到,上面这种想法非常朴素,但是每次 SysTick 中断的时候都需要扫描一遍就绪列表中的所有任务,当任务多的时候,耗时将会很多。

2. 更高效的方式

  • 设置除就绪列表外的另一个列表——延时列表
  • 当任务要进入延时的时候,将延时到期的值设置为节点的排序值,根据排序值按升序插入延时列表中,然后将该任务从就绪列表中删除
  • 同时更新下一个任务的解锁时刻的变量 xNextTaskUnblockTime,这个变量的意思是,当系统时基计数器 xTickCount 的值与 xNextTaskUnblockTime 相等时,就表示有任务延时到期了,需要将该任务就绪
    可以看到,FreeRTOS 用这种方式避免了扫描所有任务的延时,这点是优于 RT-Thread 和 μC/OS 的。

实际上,有两个延时列表,这是为了解决延时时间溢出的问题。

如图:
在这里插入图片描述

二、代码详解

我们添加或修改以下的代码:

  • 两条延时列表的定义和初始化
  • 下一任务到期时间点变量的定义及初始化
  • 修改延时函数,延时时将任务从就绪列表中删除并添加到延时列表
  • 修改时基计数器中断,每次计时时查看是否有任务到期

还有一些辅助的函数,主要是解决当计时溢出或者延时溢出时两条延时列表的切换:

  • 切换当前延时列表指针和溢出延时列表指针函数
  • 更新任务到期时间点变量的函数

1. 延时列表的定义及初始化

① 定义

  • 定义了两个任务延时列表,当系统时基计数器xTickCount 没有溢出时,用一条列表,当 xTickCount 溢出后,用另外一条列表
  • pxDelayedTaskList 指向 xTickCount 没有溢出时使用的那条列表
  • pxOverflowDelayedTaskList 指向 xTickCount 溢出时使用的那条列表
//延时列表
static List_t xDelayedTaskList1;
static List_t xDelayedTaskList2;
//延时列表指针(用于切换)
static List_t * volatile pxDelayedTaskList;
static List_t * volatile pxOverflowDelayedTaskList;

② 初始化

/* 初始化任务相关的列表 */
void prvInitialiseTaskLists( void )
{UBaseType_t uxPriority;//就绪列表初始化for( uxPriority = ( UBaseType_t ) 0U; uxPriority < ( UBaseType_t ) configMAX_PRIORITIES; uxPriority++ ){vListInitialise( &( pxReadyTasksLists[ uxPriority ] ) );	//初始化每个就绪列表}//延时列表初始化vListInitialise( &xDelayedTaskList1 );vListInitialise( &xDelayedTaskList2 );pxDelayedTaskList = &xDelayedTaskList1;pxOverflowDelayedTaskList = &xDelayedTaskList2;
}

2. 下一任务到期时间点变量的定义和初始化

  • xNextTaskUnblockTime 用于表示下一个任务的解锁时刻
  • xNextTaskUnblockTime = xTickCount + xTicksToDelay(当前时间 + 延时时间)
  • 当系统时基计数器 xTickCount 的值与 xNextTaskUnblockTime 相等时,就表示有任务延时到期了,需要将该任务就绪

① 定义

//下一个延时任务到期的时间
static volatile TickType_t xNextTaskUnblockTime		= ( TickType_t ) 0U;

② 初始化

  • 在 vTaskStartScheduler 任务调度器函数中初始化为 portMAX_DELAY
  • portMAX_DELAY 是一个 portmacro.h 中定义的宏,默认为 0xffffffffUL
#define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffffffffULvoid vTaskStartScheduler( void )
{
/*======================================创建空闲任务start==============================================*/     TCB_t *pxIdleTaskTCBBuffer = NULL;StackType_t *pxIdleTaskStackBuffer = NULL;uint32_t ulIdleTaskStackSize;/* 获取空闲任务的内存:任务栈和任务TCB */vApplicationGetIdleTaskMemory( &pxIdleTaskTCBBuffer, &pxIdleTaskStackBuffer, &ulIdleTaskStackSize );    xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic( (TaskFunction_t)prvIdleTask,              /* 任务入口 */(char *)"IDLE",                           /* 任务名称,字符串形式 */(uint32_t)ulIdleTaskStackSize ,           /* 任务栈大小,单位为字 */(void *) NULL,                            /* 任务形参 */(UBaseType_t) tskIDLE_PRIORITY,           /* 任务优先级,数值越大,优先级越高 */(StackType_t *)pxIdleTaskStackBuffer,     /* 任务栈起始地址 */(TCB_t *)pxIdleTaskTCBBuffer );           /* 任务控制块 */
/*======================================创建空闲任务end================================================*/ xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;xTickCount = ( TickType_t ) 0U;/* 启动调度器 */if( xPortStartScheduler() != pdFALSE ){/* 调度器启动成功,则不会返回,即不会来到这里 */}
}

3. 延时函数的修改

任务调用延时函数时,将任务从就绪列表中转移到延时列表中:

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )
{TCB_t *pxTCB = NULL;/* 获取当前任务的TCB */pxTCB = pxCurrentTCB;/* 将任务插入到延时列表 */prvAddCurrentTaskToDelayedList( xTicksToDelay );/* 任务切换 */taskYIELD();
}
  • 任务插入延时列表使用 prvAddCurrentTaskToDelayedList()
  • 这个函数除了插入操作还处理了延时溢出的情况
  • 笔者画了个流程图方便大家理解:
    在这里插入图片描述
//将任务插入到延时列表
static void prvAddCurrentTaskToDelayedList( TickType_t xTicksToWait )
{TickType_t xTimeToWake;/* 获取系统时基计数器xTickCount的值 */const TickType_t xConstTickCount = xTickCount;/* 将任务从就绪列表中移除 */if( uxListRemove( &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) ) == ( UBaseType_t ) 0 ){/* 将任务在优先级位图中对应的位清除 */portRESET_READY_PRIORITY( pxCurrentTCB->uxPriority, uxTopReadyPriority );}/* 计算延时到期时,系统时基计数器xTickCount的值是多少 */xTimeToWake = xConstTickCount + xTicksToWait;/* 将延时到期的值设置为节点的排序值 */listSET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxCurrentTCB->xStateListItem ), xTimeToWake );/* 溢出 */if( xTimeToWake < xConstTickCount ){vListInsert( pxOverflowDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );}else /* 没有溢出 */{vListInsert( pxDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );/* 更新下一个任务解锁时刻变量xNextTaskUnblockTime的值 */if( xTimeToWake < xNextTaskUnblockTime ){xNextTaskUnblockTime = xTimeToWake;}}	
}

4. 修改时基计数器中断

  • 修改时基计数器中断,每次计时时查看是否有任务到期
  • 并且处理时基计数器溢出情况
  • 函数流程图如下
    在这里插入图片描述
  • 函数代码如下:
//系统时基计数
void xTaskIncrementTick( void )
{TCB_t * pxTCB;TickType_t xItemValue;//系统时基计数 + 1const TickType_t xConstTickCount = xTickCount + 1;xTickCount = xConstTickCount;/* 如果xConstTickCount溢出,则切换延时列表 */if( xConstTickCount == ( TickType_t ) 0U ){taskSWITCH_DELAYED_LISTS();}/* 最近的延时任务延时到期 */if( xConstTickCount >= xNextTaskUnblockTime ){for( ;; ){if( listLIST_IS_EMPTY( pxDelayedTaskList ) != pdFALSE ){/* 延时列表为空,设置xNextTaskUnblockTime为可能的最大值 */xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;break;}else /* 延时列表不为空 */{pxTCB = ( TCB_t * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( pxDelayedTaskList );xItemValue = listGET_LIST_ITEM_VALUE( &( pxTCB->xStateListItem ) );/* 直到将延时列表中所有延时到期的任务移除才跳出for循环 */if( xConstTickCount < xItemValue ){xNextTaskUnblockTime = xItemValue;break;}/* 将任务从延时列表移除,消除等待状态 */( void ) uxListRemove( &( pxTCB->xStateListItem ) );/* 将解除等待的任务添加到就绪列表 */prvAddTaskToReadyList( pxTCB );}}}/* xConstTickCount >= xNextTaskUnblockTime *//* 任务切换 */portYIELD();
}

5. 交换非溢出延时指针和溢出延时指针

  • 使用一个中间变量进行交换
  • 切换延时列表后记得更新 xNextTaskUnblockTime 的值
/* * 当系统时基计数器溢出的时候,延时列表pxDelayedTaskList 和* pxOverflowDelayedTaskList要互相切换*/
#define taskSWITCH_DELAYED_LISTS()\
{\List_t *pxTemp;\pxTemp = pxDelayedTaskList;\pxDelayedTaskList = pxOverflowDelayedTaskList;\pxOverflowDelayedTaskList = pxTemp;\xNumOfOverflows++;\prvResetNextTaskUnblockTime();\
}

6. 更新任务到期时间点变量的函数

  • 函数流程图:
    在这里插入图片描述

  • 函数代码:

//重新设置变量xNextTaskUnblockTime的值
static void prvResetNextTaskUnblockTime( void )
{TCB_t *pxTCB; // 定义一个指向TCB_t类型的指针变量pxTCBif( listLIST_IS_EMPTY( pxDelayedTaskList ) != pdFALSE ){/* 新的延时任务列表为空。将xNextTaskUnblockTime设置为最大可能值,以确保在延时列表中有任务项之前,if( xTickCount >= xNextTaskUnblockTime )的测试不会通过。 */xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY;}else{/* 新的延时任务列表不为空,获取延时列表头部任务的值。这个值表示了延时列表头部任务应该从阻塞状态中解除的时间。 */( pxTCB ) = ( TCB_t * ) listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( pxDelayedTaskList );xNextTaskUnblockTime = listGET_LIST_ITEM_VALUE( &( ( pxTCB )->xStateListItem ) );}
}

后记

如果您觉得本文写得不错,可以点个赞激励一下作者!
如果您发现本文的问题,欢迎在评论区或者私信共同探讨!
共勉!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/48369.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Nginx 使用 HTTPS(准备证书和私钥)

文章目录 Nginx生成自签名证书和配置Nginx HTTPS&#xff08;准备证书和私钥&#xff09;准备证书和私钥 Nginx生成自签名证书和配置Nginx HTTPS&#xff08;准备证书和私钥&#xff09; 准备证书和私钥 生成私钥 openssl genrsa -des3 -out server.key 2048这会生成一个加密…

Python 程序设计入门(025)—— 使用 os 模块操作文件与目录

Python 程序设计入门&#xff08;025&#xff09;—— 使用 os 模块操作文件与目录 目录 Python 程序设计入门&#xff08;025&#xff09;—— 使用 os 模块操作文件与目录一、操作目录的常用函数1、os 模块提供的操作目录的函数2、os.path 模块提供的操作目录的函数 二、相对…

图像检索,目标检测map的实现

一、图像检索指标Rank1,map 参考&#xff1a;https://blog.csdn.net/weixin_41427758/article/details/81188164?spm1001.2014.3001.5506 1.Rank1: rank-k&#xff1a;算法返回的排序列表中&#xff0c;前k位为存在检索目标则称为rank-k命中。 常用的为rank1&#xff1a;首…

Flutter 宽高自适应

在Flutter开发中也需要宽高自适应&#xff0c;手动写一个工具类&#xff0c;集成之后在像素后面直接使用 px或者 rpx即可。 工具类代码如下&#xff1a; import dart:ui;class HYSizeFit {static double screenWidth 0.0;static double screenHeight 0.0;static double phys…

.net老项目中Jquery访问webservice

.net老项目中Jquery访问webservice 1. xml类型返回 jQuery.ajax({type: "POST",async: false,url: "WebService/Evection.asmx/GetCheckUpApplyEForm",contentType: "application/json",data: "{lngEvectionID:" eformSNOriginal &…

后端返回可下载的xlsx文件,但是前端接收下载后为乱码

我的接收数据进行处理的代码为&#xff1a; download_signal_list() {return new Promise((resolve, reject) > {get_download_signal({project_id: this.projectId,version_id: this.versionId}).then(response > {const url window.URL.createObjectURL(new Blob([res…

iBooker 布客技术评论 20230818

一、程序员自检手册 为了避免焦虑&#xff0c;你首先需要做的就是梳理你的业务&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;你所在的行业是轻资产还是重资产&#xff1f; 重资产就是人绕着机器转&#xff0c;创业需要买一大堆设备。如果是重资产&#xff0c;赶紧换一个。 &…

Dockerfile文件详细

Dockerfile 是一个文本文件&#xff0c;里面包含组装新镜像时用到的基础镜像和各种指令&#xff0c;使用dockerfile 文件来定义镜像&#xff0c;然后运行镜像&#xff0c;启动容器。 dockerfile文件的组成部分 一个dockerfile文件包含以下部分&#xff1a; 基础镜像信息&…

SQL注入之万能用户名

文章目录 分析代码原理实现 分析代码 在安装的cms数据库目录C:\phpStudy\WWW\cms\admin下找到login.action.php文件&#xff0c;查看第20行&#xff0c;发现如下php代码&#xff1a; $user_row $db->getOneRow("select userid from cms_users where username "…

LightDB-A sequence支持MAXVALUE最大值与Oracle相同

功能介绍 Oracle数据库在创建sequence的时候可以支持设置maxvalue 为9999999999999999999999999999&#xff0c;这样的SQL在LightDB-A 23.3版本之前都是执行失败的。为了方便Oracle用户迁移到LightDB-A上&#xff0c;在LightDB-A 23.3版本上&#xff0c;增加了sequence支持max…

docker 04(docker 应用部署)

一、部署Mysql 需求: 在Docker容器中部署MySQL&#xff0c;并通过外部mysql客户端操作MySQLServer。 二、部署tomcat 三、部署nginx 四、部署redis

PHP 房产网站系统Dreamweaver开发mysql数据库web结构php编程计算机网页项目

一、源码特点 PHP 房产网站系统是一套完善的WEB设计系统&#xff0c;对理解php编程开发语言有帮助&#xff0c;系统具有完整的源代码和数据库&#xff0c;系统主要采用B/S模式开发。 源码 https://download.csdn.net/download/qq_41221322/88233553 论文 https://download…

RISC-V公测平台发布 · 数据库在RISC-V服务器上的适配评估

前言 上一期讲到YCSB在RISC-V服务器上对MySQL进行性能测试&#xff08;RISC-V公测平台发布 使用YCSB测试SG2042上的MySQL性能&#xff09;&#xff0c;在这一期文章中&#xff0c;我们继续深入讨论RISC-V数据库的应用。本期就继续利用HS-2平台来测试数据库软件在RISC-V服务器…

抢红包小程序

抢红包小程序 红包大战 # urls.pyfrom django.urls import pathfrom . import viewsurlpatterns [ path(login/, views.login, namelogin), path(create_red_packet/, views.create_red_packet, namecreate_red_packet), path(join_red_packet/<int:red_packet_id…

Unity 之 Input类

文章目录 总述具体介绍 总述 Input 类是 Unity 中用于处理用户输入的重要工具&#xff0c;它允许您获取来自键盘、鼠标、触摸屏和控制器等设备的输入数据。通过 Input 类&#xff0c;您可以轻松地检测按键、鼠标点击、鼠标移动、触摸、控制器按钮等用户输入事件。以下是关于 I…

数学建模-模型详解(2)

微分模型 当谈到微分模型时&#xff0c;通常指的是使用微分方程来描述某个系统的动态行为。微分方程是描述变量之间变化率的数学方程。微分模型可以用于解决各种实际问题&#xff0c;例如物理学、工程学、生物学等领域。 微分模型可以分为两类&#xff1a;常微分方程和偏微分…

《学爸》成爆款背后,马栏山以BOT模式示范“文化+科技”路径

文|智能相对论 作者|范柔丝 今年暑期档的爆款电影&#xff0c;必有《学爸》一席之地。 这部给众多深陷教育旋涡的家长带来深刻思考的电影&#xff0c;就是马栏山视频文创产业园经过3年筹备&#xff0c;首部本土孵化出品的教育现实体裁院线大电影。 据猫眼专业版数据&#x…

初步认识OSPF的大致内容(第三课)

1 路由的分类 直连路由&#xff08;Directly Connected Route&#xff09;是指网络拓扑结构中相邻两个网络设备直接相连的路由&#xff0c;也称为直接路由。如果两个设备属于同一IP网络地址&#xff0c;那么它们就是直连设备。直连路由表是指由计算机系统生成的一种用于路由选择…

Vue3 用父子组件通信实现页面页签功能

一、大概流程 二、用到的Vue3知识 1、组件通信 &#xff08;1&#xff09;父给子 在vue3中父组件给子组件传值用到绑定和props 因为页签的数组要放在父页面中&#xff0c; data(){return {tabs: []}}, 所以顶部栏需要向父页面获取页签数组 先在页签页面中定义props用来接…

谷粒商城环境搭建一:Docker容器部署

Docker容器部署 VMware虚拟机安装 参考&#xff1a;VMware虚拟机安装Linux教程 Docker安装 Linux安装Docker # 1.更新apt包索引 sudo apt-get update# 2.安装以下包以使apt可以通过HTTPS使用存储库&#xff08;repository&#xff09; sudo apt-get install -y apt-transpor…