在嵌入式系統(tǒng)中，需要同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)的需求非常普遍。本文將介紹如何在STM32芯片上實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，通過合理的任務(wù)調(diào)度和管理，充分發(fā)揮芯片的性能，提高系統(tǒng)的靈活性和效率。下面介紹兩種多任務(wù)處理的實(shí)現(xiàn)方法

1.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制是利用定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)的。設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器中斷發(fā)生時(shí)，切換到下一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行。下面是一個(gè)簡單的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制的示例代碼

定義不同的任務(wù)：定義任務(wù)的優(yōu)先級(jí)、堆棧大小、維護(hù)一個(gè)任務(wù)列表，通過編寫調(diào)度器代碼，在合適的時(shí)機(jī)選擇下一個(gè)任務(wù)來執(zhí)行。

#include"stm32fxxx.h"
//定義任務(wù)的優(yōu)先級(jí)
#defineTASK1_PRIORITY1
#defineTASK2_PRIORITY2
//定義任務(wù)的堆棧大小
#defineTASK_STACK_SIZE128
//定義任務(wù)堆?？臻g
uint32_ttask1_stack[TASK_STACK_SIZE];
uint32_ttask2_stack[TASK_STACK_SIZE];
//定義任務(wù)函數(shù)
voidtask1(void);
voidtask2(void);
//定義任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu)
typedefstruct{
uint32_t*stack_ptr;
}TaskControlBlock;
//定義任務(wù)控制塊實(shí)例
TaskControlBlocktcb1;
TaskControlBlocktcb2;
//定義當(dāng)前任務(wù)指針
TaskControlBlock*current_task;
//任務(wù)1的函數(shù)
voidtask1(void){
while(1){
//任務(wù)1的處理邏輯
//切換任務(wù)
__asmvolatile("yield");
}
}
//任務(wù)2的函數(shù)
voidtask2(void){
while(1){
//任務(wù)2的處理邏輯

//切換任務(wù)
__asmvolatile("yield");
}
}

定時(shí)器中斷：在中斷處理函數(shù)中切換任務(wù)，并保存當(dāng)前任務(wù)的上下文（包括寄存器、堆棧等），然后加載下一個(gè)任務(wù)的上下文，使其開始執(zhí)行。

//定義定時(shí)器中斷處理函數(shù)
voidTIM_IRQHandler(void){
//切換到下一個(gè)任務(wù)
if(current_task==&tcb1){
current_task=&tcb2;
}else{
current_task=&tcb1;
}
//加載下一個(gè)任務(wù)的堆棧指針
__asmvolatile("movsp,%0"::"r"(current_task->stack_ptr));
}

多個(gè)任務(wù)之間可能需要進(jìn)行通信和共享資源?？梢允褂萌肿兞炕蚱渌綑C(jī)制來實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的數(shù)據(jù)傳遞和資源共享。

intmain(){
//初始化任務(wù)控制塊
tcb1.stack_ptr=task1_stack+TASK_STACK_SIZE-1;
tcb2.stack_ptr=task2_stack+TASK_STACK_SIZE-1;

//初始化定時(shí)器，設(shè)置定時(shí)器中斷
//這里使用TIM3作為定時(shí)器，具體配置請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_InitStruct;
TIM_InitStruct.TIM_Prescaler=1000;
TIM_InitStruct.TIM_Period=1000;
TIM_InitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
TIM_InitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_InitStruct);
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

//初始化當(dāng)前任務(wù)指針
current_task=&tcb1;

//啟動(dòng)任務(wù)1
task1();

while(1){
//主循環(huán)，任務(wù)在定時(shí)器中斷中切換
}
}

這種簡單的多任務(wù)處理方式適用于較簡單的應(yīng)用場(chǎng)景，但對(duì)于復(fù)雜的多任務(wù)應(yīng)用，建議使用RTOS來提供更好的任務(wù)管理和調(diào)度機(jī)制。

2.使用RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）

RTOS是一種常用的多任務(wù)處理解決方案，它提供了任務(wù)調(diào)度和管理機(jī)制，簡化了多任務(wù)應(yīng)用的開發(fā)。對(duì)于STM32芯片，常見的RTOS有FreeRTOS、uC/OS等。以下是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理的基本步驟：

創(chuàng)建任務(wù)：使用RTOS的API，在應(yīng)用程序中創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)。每個(gè)任務(wù)都有自己的代碼和優(yōu)先級(jí)

voidTask1(void*pvParameters)
{
while(1)
{
//Task1處理代碼
}
}

voidTask2(void*pvParameters)
{
while(1)
{
//Task2處理代碼
}
}

intmain()
{
//硬件初始化和其他配置
//創(chuàng)建任務(wù)
xTaskCreate(Task1,"Task1",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,1,NULL);
xTaskCreate(Task2,"Task2",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,2,NULL);

//啟動(dòng)調(diào)度器
vTaskStartScheduler();

//代碼永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行到這里
while(1)
{
}
}

內(nèi)核參數(shù)：配置RTOS內(nèi)核的一些參數(shù)，例如時(shí)鐘節(jié)拍和優(yōu)先級(jí)。

intmain()
{
//硬件初始化和其他配置

//配置FreeRTOS內(nèi)核
//設(shè)置時(shí)鐘節(jié)拍
TickType_ttickRate=1000/configTICK_RATE_HZ;
TickTypeSet(tickRate);

//配置優(yōu)先級(jí)分組
NVIC_SetPriorityGrouping(0);

//創(chuàng)建任務(wù)和啟動(dòng)調(diào)度器
//...

//代碼永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行到這里
while(1)
{
}
}

任務(wù)處理代碼：在任務(wù)的處理函數(shù)中，編寫任務(wù)的實(shí)際處理代碼。由于FreeRTOS采用搶占式調(diào)度，每個(gè)任務(wù)的處理函數(shù)應(yīng)該是一個(gè)無限循環(huán)，確保任務(wù)不會(huì)結(jié)束。

voidTask1(void*pvParameters)
{
while(1)
{
//Task1處理代碼

//任務(wù)掛起一段時(shí)間，以便給其他任務(wù)執(zhí)行機(jī)會(huì)
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
}
}

voidTask2(void*pvParameters)
{
while(1)
{
//Task2處理代碼

//任務(wù)掛起一段時(shí)間，以便給其他任務(wù)執(zhí)行機(jī)會(huì)
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));
}
}

這是一個(gè)簡單的示例代碼，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)任務(wù)(Task1和Task2)，每個(gè)任務(wù)都在一個(gè)無限循環(huán)中執(zhí)行自己的處理代碼，并使用vTaskDelay()函數(shù)掛起一段時(shí)間，以便給其他任務(wù)執(zhí)行機(jī)會(huì)。使用RTOS可以提供較高的可靠性和靈活性，適用于復(fù)雜的多任務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。

審核編輯：劉清