FreeRTOS — 任务调度—抢占式，时间片和合作式

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FreeRTOS 操作系统支持的任务调度方式：抢占式，时间片和合作式。

这部分算是 FreeRTOS 操作系统的核心了。

1、关 于 合 作 式 调 度 器 的 特 别 说 明

　　关于合作式调度器，官方进行了特别的说明，说明如下：请点击这里

2、FreeRTOS  支 持 的 调 度 方 式

　　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。

3 、什 么 是 调 度 器

　　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。所有的调度器有一个共同的特性：

 4、 抢 占 式 调 度 器

4.1 抢占式调度器基本概念

　　在实际的应用中，不同的任务需要不同的响应时间。例如，我们在一个应用中需要使用电机，键盘和LCD 显示。电机比键盘和 LCD 需要更快速的响应，如果我们使用合作式调度器或者时间片调度，那么电机将无法得到及时的响应，这时抢占式调度是必须的。

　　如果使用了抢占式调度，最高优先级的任务一旦就绪，总能得到 CPU 的控制权。比如，当一个运行着的任务被其它高优先级的任务抢占，当前任务的 CPU 使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的任务立刻得到了 CPU 的控制权并运行。又比如，如果中断服务程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，被中断的低优先级任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行。

　　使用抢占式调度器，使得最高优先级的任务什么时候可以得到 CPU 的控制权并运行是可知的，同时使得任务级响应时间得以最优化。

　　总的来说，学习抢占式调度要掌握的最关键一点是：每个任务都被分配了不同的优先级，抢占式调度器会获得就绪列表中优先级最高的任务，并运行这个任务。

4.2 FreeRTOS 抢占式调度器的实现

　　如果用户在 FreeRTOS 的配置文件 FreeRTOSConfig.h 中禁止使用时间片调度，那么每个任务必须配置不同的优先级。当 FreeRTOS 多任务启动执行后，基本会按照如下的方式去执行：

下面我们通过如下的框图来说明一下抢占式调度在 FreeRTOS 中的运行过程。

 

上面就是一个简单的不同优先级任务通过抢占式调度进行任务调度和任务切换的过程。

5 、 时 间 片 调  度 器

5.1 时间片调度器基本概念

　　在小型的嵌入式 RTOS 中，最常用的的时间片调度算法就是 Round-robin 调度算法。这种调度算法可以用于抢占式或者合作式的多任务中。另外，时间片调度适合用于不要求任务实时响应的情况。

　　实现 Round-robin 调度算法需要给同优先级的任务分配一个专门的列表，用于记录当前就绪的任务，并为每个任务分配一个时间片（也就是需要运行的时间长度，时间片用完了就进行任务切换）。

5.2 FreeRTOS 时间片调度器的实现

　　在 FreeRTOS 操作系统中只有同优先级任务才会使用时间片调度，另外还需要用户在FreeRTOSConfig.h 文件中使能宏定义：

#define configUSE_TIME_SLICING 1

默认情况下，此宏定义已经在 FreeRTOS.h 文件里面使能了，用户可以不用在 FreeRTOSConfig.h 文件中再单独使能。

下面通过如下的框图来说明一下时间片调度在 FreeRTOS 中的运行过程：

上面就是一个简单的同优先级任务通过时间片调度进行任务调度和任务切换的过程。