1.1 任务 Task

1
2

xTaskCreate(task_func, "task", 4096, NULL, 5, &handle);
任务函数        名字    任务名  栈大小 传参  优先级  任务句柄

动态创建（xTaskCreate）：从堆分配TCB和栈，简答灵活。

静态创建（xTaskCreateStaytic）：用预分配的数组-不依赖堆、确定性好。资源受限的安全关键场景用静态创建。

1.1.1优先级

在FreeRTOS中，数字越大优先级越高。

1.1.2怎么设置优先级？

1、实时性要求高的任务优先级高

2、耗时但不紧急的任务优先级低

3、高优先级任务不能长时间占用CPU

1.2 队列 Queue

队列是FreeRTO任务间传递数据的安全通道：

发送方put数据->队列缓冲->接收方get数据。

支持阻塞等待（满时等空位/空时等数据）。

1.2.1场景：

• UART接收任务把数据发送给协议解析任务
• 传感器任务把采集结果发送给显示任务
• 中断把事件发送给事件处理任务

1.2.2队列和共享全局变量：

队列更适合任务间传递数据：

1、数据边界清晰

2、可以阻塞等待

3、减少共享变量竞争

4、容易维护

5、自带同步

全局变量：适合简单状态，但是需要考虑同步

1.3 互斥量 Mutex

互斥锁保护共享资源一次只被一个任务访问。互斥锁有优先级继承（防止优先级反转）、持有者概念（只有获取者能释放）。保护共享资源用互斥锁。

1.4 二值信号量

二值信号量只有0和1两个状态-Give设为1（有事件）、Take设为0（处理事件）。典型用途：中断Give->任务Take（中断通知任务）。简单高效，最常用的同步机制。

信号量常用于任务间同步或资源计数。

1.5 计数信号量

计数信号量计数值可以大于1。Give加1、Take减1（为0则阻塞）。

用于：

1、管理多个资源（例如3个UART通道）

2、事件计数（不丢失多次Give）

信号量同于任务间同步或资源计数。

1.6 任务通知 Task Notification

任务通知时FreeRTOS最轻量的同步机制—每个任务内置一个32位通知值和一个通知状态（不需要额外创建内核对象 ）。比信号量/队列都快45%（无需创建对象、无需动态内存）。限制：只能点对点通知（不能一对多），

1.7 看门狗

看门狗是一个硬件定时器，作用是检测程序卡死/跑飞，自动复位系统：

工作原理：任务必须定期“喂狗”（重置计数器），如果超时没喂，说明程序出问题 -> 看门狗复位芯片。

独立看门狗 IWDG：

• 独立时钟源（LSI），主时钟挂了也能复位
• 只能防程序跑飞/卡死

窗口看门狗 WWDG：

• 喂狗必须在时间窗口内（太快太慢都复位）
• 能检测程序“跑得太快”（时序异常）

1.7.1 FreeRTOS中的应用

用空闲任务钩子（Idle Hook）+ 计数方式实现任务级监控：

1. 每个被监控任务运行时设置一个“活着”标志
2. 空闲任务检查所有标志，全部正常才喂狗
3. 清零标志，等待下一轮

好处：任何一个任务卡死，空闲任务检测到标志不全 -> 不喂狗 -> 系统复位。

1.7.2 注意

1、喂狗周期要合理：太短容易误复位，太长失去保护意义
2、不要在中断里随意喂狗（会掩盖任务卡死）
3、调试器断点会暂停喂狗，可配置调试时暂停看门狗

1.8 临界区 Critical Section

临界区是一段不允许被打断的代码，用于保护极短的共享资源访问：

1
2
3

taskENTER_CRITICAL();   // 进入临界区（关闭中断/调到最高优先级）
// 访问共享资源，必须极短
taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区

1.8.1 实现方式

FreeRTOS根据配置不同，进入临界区可能：

• 关中断（禁用可屏蔽中断）
• 或屏蔽到 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 以下的中断

1.8.2 使用原则

1、时间要极短（微秒级）：关中断期间无法响应中断，影响实时性
2、临界区内不能调用可能阻塞的API（如 xQueueSend 带阻塞时间）
3、支持嵌套：进出次数配对即可

1.8.3 中断中的临界区

1
2
3

UBaseType_t saved = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();
// 访问共享资源
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(saved);

1.8.4 临界区 vs 互斥量 vs 挂起调度器

选择建议：

• 和中断共享数据 -> 临界区
• 任务间共享长资源 -> 互斥量
• 任务间共享但不想关中断 -> 挂起调度器