FreeRTOS系列技术文章:上下文切换

嵌入式实时操作系统(rtos)中的上下文切换是指保存和恢复任务的状态,以使调度程序能够切换到另一个任务,从而促进多任务处理。
目的:
通过在任务之间高效切换来启动多任务处理,提供并发执行。
任务状态组件:
程序计数器(pc)、寄存器、堆栈指针(sp)、状态寄存器/标志。
上下文切换中的步骤:
 保存当前任务状态
 更新任务控制块(tcb)
 选择下一个任务
 恢复下一个任务的状态
上下文切换的开销:
 时间和资源的开销
 rtos旨在最大限度地减少实时响应的开销
抢占:
 抢占允许中断更高优先级任务的任务
 自愿或非自愿的抢占
频率和影响:
 频繁使用多任务系统
 影响取决于rtos和调度器的效率
实时性的考虑:
 满足截止日期的确定性时间
 解决优先级反转
示例场景:
传感器读取任务切换出去,以允许嵌入式系统中的数据处理任务。
isr中的上下文切换:
上下文开关可能发生在isr中,需要特殊处理以保持系统的稳定。
freertos示例(stm32):
// led切换的任务功能void vledtask(void *pvparameters) {    while (1) {        // toggle led state        // example: toggle stm32 led connected to gpio_pin_13        hal_gpio_togglepin(gpiob, gpio_pin_13);        // delay for 500 ms        vtaskdelay(pdms_to_ticks(500));    }}// task function for uart communicationvoid vuarttask(void *pvparameters) {    while (1) {        // implement uart communication task        // delay for 1000 ms        vtaskdelay(pdms_to_ticks(1000));    }}int main(void) {    // stm32 hal initialization    // create an led task    xtaskcreate(vledtask, led task, configminimal_stack_size, null, tskidle_priority + 1, null);    // create a uart task    xtaskcreate(vuarttask, uart task, configminimal_stack_size, null, tskidle_priority + 1, null);    // start freertos scheduler    vtaskstartscheduler();    // should not reach here    while (1) {    }} 这个例子演示了一个简单的基于freertos的stm32项目,有两个任务:一个是切换led,另一个是处理uart通信。这些任务通过上下文切换同时运行,展示了嵌入式系统中多任务处理的基础知识。任务的实际实施取决于具体的应用要求。

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