FreeRTOS内核API速览

news2025/11/4 11:21:47

FreeRTOS内核API速览

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信号量

创建信号量

计数信号量

【动态】SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(uxMaxCount,uxInitialCount);
【静态】SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCountingStatic(uxMaxCount,uxInitialCount,*pxSemaphoreBuffer);
uxMaxCount        : 最大计数值
uxInitialCount    : 初始计数值
pxSemaphoreBuffer : 计数信号量控制块缓存
xSemaphoreHandle  : 信号量句柄

互斥信号量

【动态】xSemaphoreHandle xSemaphoreCreateMutex(void);
【静态】SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutexStatic(*pxMutexBuffer);
pxMutexBuffer    : 互斥信号量控制块缓存
xSemaphoreHandle : 信号量句柄

二值信号量

【动态】void vSemaphoreCreateBinary(xSemaphore);//创建成功释放一次信号量
	    SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary(void);
【静态】SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinaryStatic(*pxSemaphoreBuffer);
SemaphoreHandle_t xSemaphore : 信号量句柄
pxSemaphoreBuffer            : 二值信号量控制块缓存

释放信号量

任务模式

BaseType_t xSemaphoreGive(xSemaphore);
xSemaphore : 信号量句柄

中断模式

【互斥信号量不能使用该函数】
BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore,*pxHigherPriorityTaskWoken);
xSemaphore                : 信号量句柄
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换portSWITCH_CONTEXT()

获取信号量

任务模式

BaseType_t xSemaphoreTake(xSemaphore,xBlockTime);
xSemaphore : 信号量句柄
xBlockTime : 阻塞时间

中断模式

【互斥信号量不能使用该函数】
BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR(xSemaphore, pxHigherPriorityTaskWoken);
xSemaphore                : 信号量句柄
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换portSWITCH_CONTEXT()

消息队列

创建队列

【动态】QueueHandle_t xQueueCreate(uxQueueLength,uxItemSize);
【静态】QueueHandle_t xQueueCreateStatic(uxQueueLength,uxItemSize,*pucQueueStorageBuffer,*pxQueueBuffer);
 uxQueueLength         : 队列最大存储量，即队列深度
 uxItemSize            : 队列数据大小，即队列项大小，单位字节
 pucQueueStorageBuffer : 队列元素存储缓存
 pxQueueBuffer         : 消息队列控制块缓存
 QueueHandle_t         : 队列句柄

发送消息

任务模式

BaseType_t xQueueSendToBack(xQueue,*pvItemToQueue,xTicksToWait);  //将消息发送到队列尾
BaseType_t xQueueSendToFront(xQueue,*pvItemToQueue,xTicksToWait); //将消息发送到队列首
BaseType_t xQueueSend(xQueue,*pvItemToQueue,xTicksToWait);        //将消息发送到队列尾
xQueue        : 队列句柄
pvItemToQueue : 发送数据(消息)指针
xTicksToWait  : 队列已满阻塞时间，为0不阻塞，为portMAX_DELAY一直阻塞直到队列不满

中断模式

xQueueSendToBackFromISR(xQueue,*pvItemToQueue,*pxHigherPriorityTaskWoken);  //将消息发送到队列尾
xQueueSendToFrontFromISR(xQueue,*pvItemToQueue,*pxHigherPriorityTaskWoken); //将消息发送到队列首
xQueue                    : 队列句柄
pvItemToQueue             : 发送数据指针
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

获取消息

任务模式

xQueueReceive(xQueue,*pvBuffer,xTicksToWait); //从队列中获取消息(删除数据)
xQueuePeek(xQueue,*pvBuffer,xTicksToWait);    //从队列中获取消息(不删除数据)
xQueue       : 队列句柄
pvBuffer     : 接收消息缓存
xTicksToWait : 阻塞时间

中断模式

xQueueReceiveFromISR(xQueue,*pvBuffer,*pxHigherPriorityTaskWoken);//在中断服务从队列中获取消息(删除数据)
xQueue                    : 队列句柄
pvBuffer                  : 接收消息缓存
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

软件定时器

创建定时器

【动态】TimerHandle_t xTimerCreate(*pcTimerName,xTimerPeriodInTicks,uxAutoReload,*pvTimerID,pxCallbackFunction);
【静态】TimerHandle_t xTimerCreateStatic(*pcTimerName,xTimerPeriodInTicks,uxAutoReload,*pvTimerID,pxCallbackFunction,*pxTimerBuffer);
pcTimerName         : 名称                                                         
xTimerPeriodInTicks : 周期
uxAutoReload        : 模式，pdTRUE周期，pdFALSE单次            
pvTimerID           : ID，在多个定时器使用同一个回调函数中使用
pxCallbackFunction  : 回调函数                                          
pxTimerBuffer       : 定时器控制块指针
TimerHandle_t       : 定时器句柄

启动定时器

【任务模式】BaseType_t xTimerStart(xTimer,xTicksToWait);
【中断模式】BaseType_t xTimerStartFromISR(xTimer,*pxHigherPriorityTaskWoken);
xTimer                    : 定时器句柄
xTicksToWait              : 阻塞时间
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

停止定时器

【任务模式】BaseType_t xTimerStop(xTimer,xTicksToWait);
【中断模式】BaseType_t xTimerStopFromISR(xTimer,*pxHigherPriorityTaskWoken);
xTimer                    : 定时器句柄
xTicksToWait              : 阻塞时间
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

复位定时器

【任务模式】BaseType_t xTimerReset(xTimer,xTicksToWait);
【中断模式】BaseType_t xTimerResetFromISR(xTimer,*pxHigherPriorityTaskWoken);
xTimer                    : 定时器句柄
xTicksToWait              : 阻塞时间
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

删除定时器

【任务模式】BaseType_t xTimerDelete(xTimer,xTicksToWait);
xTimer       : 定时器句柄
xTicksToWait : 阻塞时间

改变定时器周期

【任务模式】BaseType_t xTimerChangePeriod(xTimer,xNewPeriod,xTicksToWait);
【中断模式】BaseType_t xTimerChangePeriodFromISR(xTimer,xNewPeriod,*pxHigherPriorityTaskWoken);
xTimer                    : 定时器句柄
xTicksToWait              : 阻塞时间
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务，为TRUE退出中断前进行上下文切换

其他操作函数

BaseType_t xTimerIsTimerActive(xTimer);  //查询定时器状态        
void *pvTimerGetTimerID(xTimer);         //获取定时器ID
void vTimerSetTimerID(xTimer,*pvNewID);  //设置定时器ID
const char * pcTimerGetName(xTimer);     //获取定时器名称
TickType_t xTimerGetPeriod(xTimer);      //获取定时器周期
TickType_t xTimerGetExpiryTime(xTimer);  //获取定时器执行回调函数的时刻
BaseType_t  xTimerGetReloadMode(xTimer); //获取定时器模式
UBaseType_t uxTimerGetReloadMode(xTimer);

任务通知

发送通知

任务模式

【任务模式】BaseType_t xTaskNotifyGive(xTaskToNotify);//向任务发送通知 目标任务的通知值自增1
【任务模式】BaseType_t xTaskNotify(xTaskToNotify,ulValue,eAction);//向任务发送通知
xTaskToNotify             : 目标任务句柄
ulValue                   : 更新目标任务的通知值
eAction                   : 通知值操作方式。
eNoAction                 :不更新通知值，不使用ulValue(模拟二值信号量)
eSetBits                  : 目标任务的通知值与ulValue按位或运算(模拟事件标志组)
eIncrement                : 目标任务的通知值自增1，不使用ulValue(模拟计数信号量)
eSetValueWithOverwrite    : 将目标任务的通知值设置为ulValue(模拟消息队列)
eSetValueWithoutOrwrite   : 若目标任务没有挂起通知通知值设置为ulValue，若目标任务挂起不会更新通知值。

中断模式

【中断模式】void vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, *pxHigherPriorityTaskWoken);//向任务发送通知
xTaskToNotify             : 目标任务句柄
pxHigherPriorityTaskWoken : 高优先级任务切换，为pdTRUE退出中断前进行上下文切换portYIELD_FROM_ISR(pxHigherPriorityTaskWoken);

获取通知

uint32_t ulTaskNotifyTake(xClearCountOnExit,xTicksToWait);//从当前任务获取任务通知
xClearCountOnExit : 退出清除通知。若收到任务通知且为pdFALSE，则退出之前递减通知值，等同于递减计数信号量值,若收到任务通知且为pdTRUE，则退出之前清除通知值，等同于二进制信号量。
xTicksToWait      : 在阻塞状态下等待接收通知的最长时间

//等待任务通知的函数(模拟事件标志组)
BaseType_t xTaskNotifyWait(ulBitsToClearOnEntry,ulBitsToClearOnExit,*pulNotificationValue,xTicksToWait);
ulBitsToClearOnEntry : 进入函数时需要清除的通知位
ulBitsToClearOnExit  : 退出函数时需要清除的通知位
pulNotificationValue : 指向一个变量的指针，用于获取通知值
xTicksToWait         : 等待通知的超时时间，单位为Tick

错误排查

获取任务栈剩余大小
UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark(xTask);
xTask       : 任务句柄
UBaseType_t : 剩余大小，单位4字节，typedef unsigned long UBaseType_t;

栈溢出钩子函数
void vApplicationStackOverflowHook(xTask,*pcTaskName);
xTask      : 任务句柄
pcTaskName : 任务名称

TickType_t xTaskGetTickCount(void);           //获取FreeRTOS SysTick
TaskHandle_t xTaskGetCurrentTaskHandle(void); //获取当前运行任务句柄
void vTaskGetRunTimeStats(*pcWriteBuffer);    //获取所有任务运行统计信息

其他

当前任务控制块指针
pxCurrentTCB

临界区代码保护
taskENTER_CRITICAL() //进入临界区
taskEXIT_CRITICAL()  //退出临界区

上下文切换 
portSWITCH_CONTEXT();
portYIELD_FROM_ISR();

汇总图

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