在C语言里,任务调度指的是对多个任务(也被叫做线程或者进程)的执行顺序进行管理,以此来达成高效利用系统资源的目的。
下面为你详细介绍任务调度的相关概念和实现方法。
一:任务调度的概念思想:
抢占式调度:在这种调度方式下,操作系统能够依据任务优先级,强行暂停当前正在执行的任务,转而执行其他任务。
非抢占式调度:采用这种调度方式时,任务只有在主动放弃 CPU 控制权的情况下,其他任务才有机会执行。
实时调度:实时调度的核心是保证任务能在严格的时间限制内完成,它又可以细分为硬实时调度和软实时调度。
优先级调度:优先级调度会为每个任务分配一个优先级,系统会优先执行优先级较高的任务。
二:任务调度的关键要点
上下文切换:在任务切换时,需要保存当前任务的状态(例如寄存器值),并恢复下一个任务的状态。
临界区保护:对于共享资源,要使用互斥锁、信号量等机制来避免竞态条件。
任务同步:可以通过信号量、事件标志组等方式实现任务间的同步。
堆栈管理:每个任务都有自己独立的堆栈,必须确保堆栈大小足够,防止溢出。
常用的任务调用有Free Rtos,OS,RT-threard等等实时操作系统专为嵌入式系统设计,提供了强大的任务调度功能,
这里和大家分享一个简单任务调度器。创建任务队列。然后按照一定时间间隔来处理任务。
三:定时器6实现基本的任务调度
实现任务调度的编写流程如下所示:
1:使能定时器6时钟。
2:初始化定时器,配置ARR,PSC,中断时间1ms。
3:开启定时器6中断,配置NVIC中断优先级。
4:使能定时器6,定时器开始功能。
5: 编写中断服务函数。
这里定时器的中断频率计算公式如下:Tout(中断触发时间)=(ARR+1)(PSC+1)/定时器的时钟频率
四:程序编写过程如下所示:
4.1 定时器6初始化
void MX_TIM6_Init(void) { /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 0 */ /* USER CODE END TIM6_Init 0 */ TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0}; /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 1 */ /* USER CODE END TIM6_Init 1 */ htim6.Instance = TIM6; htim6.Init.Prescaler = 1599; htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim6.Init.Period = 9999; htim6.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; if (HAL_TIM_Base_Init(&htim6) != HAL_OK) { Error_Handler(); } sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET; sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim6, &sMasterConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 2 */ HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6); /* USER CODE END TIM6_Init 2 */ }
4.2 编写任务标记回调函数
void Task_Marks_Handler_Callback(void) { char i; for(i=0; i<Tasks_Max; i++) { if(Task_Comps[i].TIMCount) /* If the time is not 0 */ { Task_Comps[i].TIMCount--; /* Time counter decrement */ if(Task_Comps[i].TIMCount == 0) /* If time arrives */ { /*Resume the timer value and try again */ Task_Comps[i].TIMCount = Task_Comps[i].TRITime; Task_Comps[i].Run = 1; /* The task can be run */ } } } }
4.3 编写任务处理回调函数
void Task_Pro_Handler_Callback(void) { char i; for(i=0; i<Tasks_Max; i++) { if(Task_Comps[i].Run) /* If task can be run */ { Task_Comps[i].Run = 0; /* Flag clear 0 */ Task_Comps[i].TaskHook(); /* Run task */ } } }
4.4分别在定时器6的定时器回调函数 和主程序中调用上述两个函数
定时器回调函数添加下述代码
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { /* USER CODE BEGIN Callback 0 */ /* USER CODE END Callback 0 */ /* USER CODE BEGIN Callback 1 */ if (htim->Instance == TIM6) { Task_Marks_Handler_Callback(); } /* USER CODE END Callback 1 */ }
在程序中添加任务处理部分
while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ Task_Pro_Handler_Callback(); }
4.5 添加两个不同的任务,如下所示:分别为简单的LED闪烁和串口输出功能
4.5.1定义任务名称:
static TASK_COMPONENTS Task_Comps[]= { {0, 1000,1000, task_1000ms}, /* task 1 Period: 1000ms */ {0, 500,500, task_500ms}, /* task 2 Period: 500ms */ {0, 10,10, task_10ms}, /* task 3 Period: 10ms */ }; char Tasks_Max = sizeof(Task_Comps)/sizeof(Task_Comps[0]);
4.5.2 实际任务如下所示:
char buffer[50] ={"STM32 U083 test /r/n"}; //======================================================================== // 函数: void task_1000ms(void) // 描述: 1000ms 任务. // 参数: None. // 返回: None. // 版本: V1.0, 2025-07-09 //======================================================================== void task_1000ms(void) { HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t *)buffer, 50); } //======================================================================== // 函数: void task_500ms(void) // 描述: 500 任务. // 参数: None. // 返回: None. // 版本: V1.0, 2025-07-09 //======================================================================== void task_500ms(void) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA ,GPIO_PIN_5); }
五:测试图片:
实际测试需求,任务最小扫描周期为1ms。
本贴只是开启了两个简单的任务,稍后添加其他任务处理。