本帖最后由 聪聪哥哥 于 2025-7-10 10:55 编辑
在C语言里，任务调度指的是对多个任务（也被叫做线程或者进程）的执行顺序进行管理，以此来达成高效利用系统资源的目的。下面为你详细介绍任务调度的相关概念和实现方法。
一：任务调度的概念思想：
抢占式调度：在这种调度方式下，操作系统能够依据任务优先级，强行暂停当前正在执行的任务，转而执行其他任务。
非抢占式调度：采用这种调度方式时，任务只有在主动放弃 CPU 控制权的情况下，其他任务才有机会执行。
实时调度：实时调度的核心是保证任务能在严格的时间限制内完成，它又可以细分为硬实时调度和软实时调度。
优先级调度：优先级调度会为每个任务分配一个优先级，系统会优先执行优先级较高的任务。
二：任务调度的关键要点
上下文切换：在任务切换时，需要保存当前任务的状态（例如寄存器值），并恢复下一个任务的状态。
临界区保护：对于共享资源，要使用互斥锁、信号量等机制来避免竞态条件。
任务同步：可以通过信号量、事件标志组等方式实现任务间的同步。
堆栈管理：每个任务都有自己独立的堆栈，必须确保堆栈大小足够，防止溢出。
常用的任务调用有Free Rtos，OS，RT-threard等等实时操作系统专为嵌入式系统设计，提供了强大的任务调度功能，这里和大家分享一个简单任务调度器。创建任务队列。然后按照一定时间间隔来处理任务。
这里我是用CH32的通用定时器来实现任务的调度。
三：CH32通用定时器的基本概念分享：
通用定时器模块包含四个 16 位可自动重装的定时器(TIM2、TIM3、TIM4和 TIM5)，用于测量脉冲宽度或者产生特定频率的脉冲、PWM 波等。可用于自动化控制、电源等领域。
3.1通用定时器的主要特征包括:
16 位自动重装计数器，支持增计数模式，减计数模式和增减计数模式
16 位预分频器，分频系数从 1~65536 之间动态可调
支持四路独立的比较捕获通道
每路比较捕获通道支持多种工作模式，比如:输入捕获、输出比较、PWM 生成和单脉冲输出
支持外部信号控制定时器
支持在多种模式下使用 DMA
支持增量式编码，定时器之间的级联和同步3.2、通用 定时器的内部构造：
3.2 几个重要的寄存器介绍：
TIMx_CTLR1：控制寄存器1，配置计数方向、分频等
TIMx_PSC：预分频器，决定定时器时钟频率
TIMx_ATRLR：自动重装载寄存器，决定计数周期
TIMx_SWEVG：软件事件生成寄存器
TIMx_INTFR：中断标志寄存器
熟练的掌握上述寄存器操作，可以方便我们快速开发代码工程。
四：通用定时器的编写流程如下：
1：使能定时器2时钟。
2：初始化定时器，配置ARR,PSC，中断时间1ms。
3：开启定时器2中断，配置NVIC中断优先级。
4：使能定时器2，定时器开始功能。
5： 编写中断服务函数。
这里定时器的中断频率计算公式如下：Tout（中断触发时间）=（ARR+1)(PSC+1)/定时器的时钟频率
五：程序流程图如下所示：
六：程序代码如下：
6.1 初始化通用定时器2
void TIM2_INT_Init( u16 arr, u16 psc)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure={0};
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure={0};
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 50;
TIM_TimeBaseInit( TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ClearITPendingBit( TIM2, TIM_IT_Update );
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update)==SET)
{
Task_Marks_Handler_Callback();
}
TIM_ClearITPendingBit( TIM2, TIM_IT_Update );
}
//========================================================================
// 函数: TASK_COMPONENTS
// 描述: 添加任务列表
// 参数: None.
// 返回: None.
// 版本: V1.0, 2025-07-09
//========================================================================
static TASK_COMPONENTS Task_Comps[]=
{
{0, 1000,1000, task_1000ms}, /* task 1 Period： 1000ms */
{0, 500,500, task_500ms}, /* task 1 Period： 500ms *
};
6.4 编写任务标记回调函数
//========================================================================
// 函数: Task_Handler_Callback
// 描述: 任务标记回调函数.
// 参数: None.
// 返回: None.
// 版本: V1.0, 2025-07-09
//========================================================================
void Task_Marks_Handler_Callback(void)
{
char i;
for(i=0; i<Tasks_Max; i++)
{
if(Task_Comps[i].TIMCount) /* If the time is not 0 */
{
Task_Comps[i].TIMCount--; /* Time counter decrement */
if(Task_Comps[i].TIMCount == 0) /* If time arrives */
{
/*Resume the timer value and try again */
Task_Comps[i].TIMCount = Task_Comps[i].TRITime;
Task_Comps[i].Run = 1; /* The task can be run */
}
}
}
}
//========================================================================
// 函数: Task_Pro_Handler_Callback
// 描述: 任务处理回调函数.
// 参数: None.
// 返回: None.
// 版本: V1.0, 2025-07-09
//========================================================================
void Task_Pro_Handler_Callback(void)
{
char i;
for(i=0; i<Tasks_Max; i++)
{
if(Task_Comps[i].Run) /* If task can be run */
{
Task_Comps[i].Run = 0; /* Flag clear 0 */
Task_Comps[i].TaskHook(); /* Run task */
}
}
}
while( 1 )
{
Task_Pro_Handler_Callback();
};
//========================================================================
// 函数: void task_1000ms(void)
// 描述: 1000ms 任务.
// 参数: None.
// 返回: None.
// 版本: V1.0, 2025-07-09
//========================================================================
void task_1000ms(void)
{
printf("21论坛测评CH32F207\r\n");
}
//========================================================================
// 函数: void task_500ms(void)
// 描述: 500 任务.
// 参数: None.
// 返回: None.
// 版本: V1.0, 2025-07-09
//========================================================================
void task_500ms(void)
{
if(bLEDFlag == 0)
{
GPIO_WriteBit( GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET );
bLEDFlag =1 ;
}
else
{
bLEDFlag = 0 ;
GPIO_WriteBit( GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET );
}
}
7.1 串口接收数据如下:使用串口接收工具查看，串口1发送的数据。
7.2 实物测试图如下所示：
7.3 工程代码如下：
02DWIN_USART.zip
(6.11 MB)
8：调试心得
使用CH32的通用定时器完成任务调度的功能，使用定时器2的1ms中断更新速度，所以要求每个任务的扫描时间不能小于1ms，要是更新响应速度，需要更新定时器2的中断时间即可。
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