FreeRTOS操作系统常用函数接口

一、任务

任务创建和删除

xTaskCreate 任务创建
xTaskDelete 任务删除，通过传入NULL值来删除自己

任务挂起和恢复

vTaskSuspend() 暂停一个任务
vTaskSuspendAll() 暂停调度程序
vTaskResume() 恢复一个任务的运行
xTaskResumeFromISR() 恢复暂停的任务，从中断每部调用vTaskResume()函数
xTaskResumeAll() 仅恢复调度程序，不会恢复暂停的任务

任务切换

taskYIELD() 普通任务强制切换
portYIELD_FROM_ISR() 中断服务程序中任务切换

任务统计

vTaskGetRunTimeStats() 统计每个任务使用CPU的时间,以及所使用的时间占总时间的比例

任务调度器

vTaskStartScheduler() 开启任务调度器
prvStartFirstTask() 启动第一个任务

任务延时

vTaskDelay() 任务相对延时，延迟给定的滴答数
vTaskDelayUntil() 任务绝对延时，从给定的时间，开始延迟给定的滴答数

二、队列

队列创建

xQueueCreate() 创建队列（动态方法）
xQueueCreateStatic() 创建队列（静态方法）
xQueueGenericCreate() 通用队列创建函数（动态方法，系统使用）
xQueueGenericCreateStatic() 通用队列创建函数（静态方法，系统使用）

队列入队

xQueueSend() 发送消息到队列尾部（后向入队）
XqueueSendToBack() 同上，一样使用
xQueueSendToFront() 发送消息到队列头（向前入队）
xQueueOverwrite() 发送消息到队列，带覆写功能，当队列满了以后自动覆盖掉旧的消息
xQueueSendFromISR() 发送消息到队列尾部（向后入队），用于中断服务函数
xQueueSendToBackFromISR() 同上，一样使用
xQueueSendToFrontFromISR() 发送消息到队列头（向前入队），用于中断服务函数
xQueueOVerwriteFromISR() 发送消息到队列，带覆写功能，队列满了以后自动覆盖，用于中断

队列出队函数

xQueueReceive() 从队列中读取队列项（消息），并且读取完后删除队列项
xQueuePeek() 从队列中读取队列项（消息），并且读取完后不删除队列项
xQueueReceiveFromISR() 从队列中读取队列项（消息），并且读取完后删除队列项，用于中断服务函数
xQueuePeekFromISR() 从队列中读取队列项（消息），并且读取完后不删除队列项，用于中断服务函数

三、信号量

1.二值信号量其实就是一个只有一个队列项的队列，二值信号量的使命就是同步，完成任务与任务或中断与任务之间的同步。信号量的目的是任务同步和资源共享。

2.互斥信号量：互斥信号量其实就是一个拥有优先级继承的二值信号量， 在同步的应用中(任务与任务或中断与任务之间的同步)二值信号量最适合。递归互斥信号量，其实就是互斥信号量里面嵌套互斥信号量，实现层层保护。

创建二值信号量

vSemaphoreCreateBinary() 动态创建二值信号量（老版本）
xSemaphoreCreateBinary() 动态创建二值信号量（新版本）
xSemaphoreCreateBinaryStatic() 静态创建二值信号量

创建计数信号量

xSemaphoreCreateCounting() 动态方法创建计数信号量
xSemaphoreCreateCountingStatic() 静态方法创建计数信号量

创建互斥信号量

xSemaphoreCreateMutex() 动态方法创建互斥信号量
xSemaphoreCreateMutexStatic() 静态方法创建互斥信号量

创建递归互斥信号量

xSemaphoreCreateRecursiveMute() 创建递归互斥信号量

释放信号量

xSemaphoreGive() 任务级信号量释放函数
xSemaphoreGiveFromISR() 中断级信号量释放函数
xSemaphoreGiveRecursive() 释放递归互斥信号量

获取信号量

xSemaphoreTake() 任务级获取信号量函数
xSemaphoreTakeFromISR() 中断级获取信号量函数
xSemaphoreTakeRecursive() 获取递归互斥信号量
uxSemaphoreGetCount() 获取计数信号量的计数值

删除信号量

vSemaphoreDelete() 信号量删除

四、软件定时器

软件定时器：分为单次定时器和周期定时器。

创建软件定时器

xTimerCreate() 动态方法创建软件定时器
xTimerCreateStatic() 静态方法创建软件定时器

复位软件定时器

xTimerReset() 复位软件定时器，用于任务中
xTimerResetFromISR() 复位软件定时器，用于中断服务函数

开启软件定时器

xTimerStart() 开启软件定时器，用于任务中
xTimerStartFromISR() 开启软件定时器，用于中断服务函数

停止软件定时器

xTimerStop() 停止软件定时器，用于任务中
xTimerStopFromISR() 停止软件定时器，用于中断服务函数

五、事件标志组

事件标志组：事件位用来表明某个事件是否发生， 事件位通常用作事件标志。一个事件组就是一组的事件位， 事件组中的事件位通过位编号来访问。

创建时间标志组

xEventGroupCreate() 动态方法创建事件标志组
xEventGroupCreateStatic() 静态方法创建事件标志组

设置事件位

xEventGroupClearBits() 将指定的事件位清零，用在任务中
xEventGroupClearBitsFromISR() 将指定的事件位清零，用在中断服务函数中
xEventGroupSetBits() 将指定的事件位置1，用在任务中
xEventGroupSetBitsFromISR() 将指定的事件位置1，用在中断服务函数中

获取事件标志组

xEventGroupGetBits() 获取当前时间标志组的值（各个事件位的值），用在任务中
xEventGroupGetBitsFromISR() 获取当前事件标志组的值，用在中断服务函数中

等待指定的事件位

xEventGroupWaitBits() 等待指定的事件位，阻塞时间单位为节拍数

六、任务通知

任务通知：任务通知是一个事件，假如某个任务通知的接收任务因为等待任务通知而阻塞的话，向这个接收任务发送任务通知以后就会解除这个任务的阻塞状态。也可以更新接收任务的任务通知值，任务通知可以通过如下方法更新接收任务的通知值：

不覆盖接收任务的通知值(如果上次发送给接收任务的通知还没被处理)。
覆盖接收任务的通知值。
更新接收任务通知值的一个或多个 bit。
增加接收任务的通知值。
灵活、合理的使用这些更改任务通知值的方法在一些场合可以替代队列、二值信号量，计数信号量和事件标志组。

发送任务通知

xTaskNotify() 发送通知，带有通知值并且不保留接收任务原通知值，用于任务中
xTaskNotifyFromISR() 同上，用于中断服务中
xTaskNotifyGive() 发送通知，不带通知值并且不保留接收任务的通知值，用于任务中。作为二值信号量和计数信号量的一种轻量实现，等待任务通知使用ulTaskNotifyTake()函数。
xTaskNotifyGiveFromISR() 同上，用于中断服务中
xTaskNotifyAndQuery() 发送通知，带有通知值并且保留接收任务的原通知值，用于任务中
xTaskNotifyAndQueryFromISR() 同上，用于中断服务中

获取任务通知

ulTaskNotifyTake() 获取任务通知，可设置退出此函数时，将任务通知值清零或减1
xTaskNotifyWait() 等待任务通知，全功能版任务通知获取函数

七、其他

1. FreeRTOS 创建任务、队列、信号量等的时候有两种方法，一种是动态的申请所需的 RAM。一种是由用户自行定义所需的 RAM，这种方法也叫静态方法，使用静态方法的函数一般以“Static”结尾，比如任务创建函数 xTaskCreateStatic()，使用此函数创建任务的时候需要由用户定义任务堆栈，使用动态内存管理的时候 FreeRTOS 内核在创建任务、队列、信号量的时候会动态的申请RAM。

2. 调度器是 FreeRTOS 操作系统的核心，主要负责任务切换，即找出最高优先级的就绪任务，并使之获得 CPU 运行权。调度器并非自动运行的，需要人为启动它。简单的说，调度器就是使用相关的调度算法来决定当前需要执行的任务。FreeRTOS 操作系统支持三种调度方式：抢占式调度，时间片调度和合作式调度。 实际应用主要是抢占式调度和时间片调度，合作式调度用到的很少。时间片调度和抢占式调度我们一般都是开启了的，这样优先级相同时，使用时间片调度，优先级不同时，使用抢占式调度。

抢占式调度：每个任务都有不同的优先级，任务会一直运行直到被高优先级任务抢占或者遇到阻塞式的 API 函数，比如 vTaskDelay。
时间片调度：每个任务都有相同的优先级，任务会运行固定的时间片个数或者遇到阻塞式的 API 函数，比如vTaskDelay，才会执行同优先级任务之间的任务切换。

3. 任务通知：

优点:
RAM消耗少
由于任务通知的数据结构包含在任务TCB中，只要任务存在，任务通知数据结构就已经创建完毕，可以直接使用

缺点：
只能有一个任务接收通知事件。
接收通知的任务可以因为等待通知而进入阻塞状态，但是发送通知的任务即便不能立即完成发送通知，也不能进入阻塞状态。

4. 空闲任务是FreeRTOS不可缺少的任务，因为FreeRTOS设计要求必须至少有一个任务处于运行状态，当RTOS调度器开始工作后，为了保证至少有一个任务在运行，空闲任务被自动创建，占用最低优先级（0优先级）。 空闲任务有四个特点：
   （1）释放那些删除自身的任务的内存
   （2）保证系统至少有一个任务在运行
   （3）在空闲任务中处理一些事件
   （4）使用抢占式内核调度时，当有用户任务处于空闲优先级时，空闲任务立即让出CPU