FreeRTOS--获取CPU的利用率两种方法
计算RTOS的CPU的使用率及任务栈的使用情况，有助于RTOS的调试开发。可以分析多任务的设计的合理性，如果CPU的利用率为1%，说明CPU 99%的时间运行在空闲任务上，则极大的浪费CPU的性能。计算FreeRTOS的CPU使用率就要用到两个函数vTaskList和vTaskGetRunTimeStats。通过这两个函数获取任务的执行状态。
执行的结果用串口打印出来，这种调试仅用于测试而非正常项目。
1.定义一个Timer 50us进入中断一次，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6分钟。运行时间超过了59.6分钟将不准确。FreeRTOS的系统内核没有对总的计数时间做溢出保护。
1 /** 2 * @brief Period elapsed callback in non blocking mode 3 * @note This function is called when TIM1 interrupt took place, inside 4 * HAL_TIM_IRQHandler(). It makes a direct call to HAL_IncTick() to increment 5 * a global variable "uwTick" used as application time base. 6 * @param htim : TIM handle 7 * @retval None 8 */ 9 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) 10 { 11 /* USER CODE BEGIN Callback 0 */ 12 13 /* USER CODE END Callback 0 */ 14 if (htim->Instance == TIM1) { 15 HAL_IncTick(); 16 } 17 /* USER CODE BEGIN Callback 1 */ 18 if(htim->Instance == TIM2) 19 { 20 CPU_RunTime++; 21 } 22 /* USER CODE END Callback 1 */ 23 }
2.使能相关的宏定义FreeRTOSConfig.h
extern volatile uint32_t CPU_RunTime;
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1 //设置为1，使用可视化追踪功能。设置为0，就不使用。如果使用可视化追踪，必须提供追踪缓冲区。
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1 //为1，则该函数将总运行时间写入*pulTotalRunTime中。pulTotalRunTime可以设置为NULL，表示忽略总运行时间
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1 //用户配置宏定义configUSE_TRACE_FACILITY和configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS都为1的时候，将使能函数vTaskList() 和 vTaskGetRunTimeStats()，如/果两者中任何一个为0，那么这两个函数都将被禁能
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (CPU_RunTime = 0UL)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() CPU_RunTime
3. 单独创建一个任务统计CPU利用率
1 /* Cpu_task function */ 2 void Cpu_task(void const * argument) 3 { 4 /* USER CODE BEGIN Cpu_task */ 5 uint8_t CPU_RunInfo[512]; 6 /* Infinite loop */ 7 for(;;) 8 { 9 memset(CPU_RunInfo,0,512); 10 vTaskList((char *)&CPU_RunInfo); //获取任务运行时间信息 11 printf("---------------------------------------------\r\n"); 12 printf("任务名 任务状态 优先级 剩余栈 任务序号\r\n"); 13 printf("%s", CPU_RunInfo); 14 printf("---------------------------------------------\r\n"); 15 memset(CPU_RunInfo,0,512); 16 vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo); 17 printf("任务名 运行计数 使用率\r\n"); 18 printf("%s", CPU_RunInfo); 19 printf("---------------------------------------------\r\n\n"); 20 osDelay(200); /* 延时500个tick */ 21 22 } 23 /* USER CODE END Cpu_task */ 24 }
第二种方法查看CPU利用率的方利用TrueStudio IDE或STM32CUBEMXIDE查看
设置方法参考：STM32CubeIDE user guide - User manual
1） #define configUSE_TRACE_FACILITY 1
2）应用程序软件必须调用vQueueAddToRegistry()函数，使FreeRTOS队列和FreeRTOS信号量视图能够显示对象
3）freeRTOSConfig.h
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() (RunTime=0UL)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() RunTime
4）tasks.c 中 ulTutoralRunTime
#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */
#endif
修改为
#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */
PRIVILEGED_DATA volatile static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */
#endif
详细操作如下：
1.在STM32CUBEMX中找到FreeRTOS的配置参数如下：
1） #define configUSE_TRACE_FACILITY 1
2）#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1
3）#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
2. 为了使可视化任务列表显示任务栈的使用率需要使能RECORD_STACK_HIGH_ADDRESS
#define configRECORD_STACK_HIGH_ADDRESS 1
3. 使用vQueueAddToRegistry()注册函数在应用程序中把你创建的信号量，消息队列等进行注册，生成FreeRTOS队列和可以显示对象的FreeRTOS信号量视图
Example:
vQueueAddToRegistry(mailId, "osMailQueue"); //注册邮箱
vQueueAddToRegistry(osQueueHandle, "osQueue"); //注册队列
vQueueAddToRegistry(osSemaphoreHandle, "osSemaphore");//注册信号量
你可以在MX_FREERTOS_Init中添加如下代码
中断。要启用FreeRTOS™收集运行时统计信息，这里RTOS tick是1ms，那么至少定义一个100us的TIMER，如下200MHZ的APB1/APB2 Timer clcok，
预分频200，得到1MHZ 的频率，周期计数100即100us中断一次。
5. 用STM32CUBEMX生成的代码中，以下两个函数是自动生成的，需要自己实现。定义全局变量RunTime,在Timer中断中自增
void configureTimerForRunTimeStats(void);
unsigned long getRunTimeCounterValue(void);
6. tasks.c 中 ulTutoralRunTime修改为volatile或修改编译优化等级
#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */
#endif
修改为
#if ( configGENERATE_RUN_TIME_STATS == 1 )
PRIVILEGED_DATA static uint32_t ulTaskSwitchedInTime = 0UL; /*< Holds the value of a timer/counter the last time a task was switched in. */
PRIVILEGED_DATA volatile static uint32_t ulTotalRunTime = 0UL; /*< Holds the total amount of execution time as defined by the run time counter clock. */
#endif
或者仅仅为tasks.c更改优化级别
1. 在项目资源管理器视图中右键单击它并打开属性
2. 选择[属性]>[C/ c++构建]>[设置]>[工具设置]>[优化]
3. 设置[优化级别]为None (- 0)
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