2025最新超详细FreeRTOS入门教程：第二章 FreeRTOS任务创建

摘要

在完成第一章 FreeRTOS 移植到 STM32 后，我们已经能够运行一个最小任务。本章将带你深入理解 任务（Task） 的概念、创建方式、运行机制和调度策略。
任务是 FreeRTOS 的核心，掌握任务的创建和使用，意味着你已经正式踏入 RTOS 世界。

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一、任务的基本概念

📌 在 裸机系统 中，程序代码通常放在 while(1) 循环中顺序执行，而 FreeRTOS 将应用划分为 多个任务，每个任务都可以看作一个独立的线程，内核负责任务的调度和切换。

特点

• 每个任务都有自己的 堆栈空间
• 内核根据 优先级 和 调度算法 切换任务
• 每个任务都像一个无限循环，通常以 for(;;) 或 while(1) 形式实现

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二、任务创建 API

FreeRTOS 提供了 xTaskCreate() 和 xTaskCreateStatic() 两种方式。

1. 动态创建任务

BaseType_t xTaskCreate(
   TaskFunction_t pvTaskCode,      // 任务函数
   const char * const pcName,      // 任务名字
   configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, // 栈深度
   void *pvParameters,             // 任务参数
   UBaseType_t uxPriority,         // 优先级
   TaskHandle_t *pxCreatedTask     // 任务句柄
);

参数说明：

参数	说明
pvTaskCode	任务入口函数
pcName	任务名（调试用）
usStackDepth	栈大小，以 word 计
pvParameters	传入参数
uxPriority	优先级（数值越大，优先级越高）
pxCreatedTask	任务句柄（可为空）

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2. 静态创建任务

xTaskCreateStatic() 需要手动分配堆栈和任务控制块（TCB），常用于安全性要求高的系统：

TaskHandle_t xTaskCreateStatic(
   TaskFunction_t pvTaskCode,
   const char * const pcName,
   uint32_t ulStackDepth,
   void *pvParameters,
   UBaseType_t uxPriority,
   StackType_t *puxStackBuffer,
   StaticTask_t *pxTaskBuffer
);

静态任务不会依赖 FreeRTOS 的堆管理，更稳定，但更复杂。

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三、任务的优先级与调度

调度策略

• 基于优先级：高优先级任务优先运行
• 同优先级任务：采用时间片轮转

示例

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四、任务创建实战

示例：两个任务并发

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

void vTaskLED(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
        vTaskDelay(500); // 延时500ms
    }
}

void vTaskUART(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        printf("Hello FreeRTOS!\n");
        vTaskDelay(1000);
    }
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();

    // 创建两个任务
    xTaskCreate(vTaskLED, "LED", 128, NULL, 2, NULL);
    xTaskCreate(vTaskUART, "UART", 128, NULL, 1, NULL);

    // 启动调度器
    vTaskStartScheduler();

    while(1) {}
}

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五、任务句柄的使用

获取任务信息

TaskHandle_t xHandleLED, xHandleUART;

xTaskCreate(vTaskLED, "LED", 128, NULL, 2, &xHandleLED);
xTaskCreate(vTaskUART, "UART", 128, NULL, 1, &xHandleUART);

任务句柄可用于：

• 删除任务 vTaskDelete(xHandle)
• 挂起/恢复任务 vTaskSuspend(xHandle) / vTaskResume(xHandle)
• 动态修改优先级 vTaskPrioritySet(xHandle, newPriority)

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六、任务生命周期

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七、常见问题与解决方法

问题	可能原因	解决方法
任务未运行	调度器未启动	确认 vTaskStartScheduler()
栈溢出	栈设置过小	增大 usStackDepth
多任务不切换	SysTick 中断未配置	检查 SysTick_Handler
打印乱码	串口任务未同步	使用信号量/队列管理输出

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八、经验分享

📌 开发建议

1. 任务数量不要太多，模块化设计 更重要
2. 建议使用 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 开启栈检测
3. 调试时多用 uxTaskGetStackHighWaterMark() 观察剩余栈空间
4. 使用 vTaskDelay() 而不是阻塞式 for 循环，保证调度公平

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九、总结

通过本章学习，你应该掌握：

• 使用 xTaskCreate() 创建任务
• 理解任务的优先级和调度规则
• 管理任务的生命周期（创建、挂起、恢复、删除）
• 编写多任务并发程序

至此，你已经能够写出一个 多任务系统，并亲身感受到 RTOS 与裸机的差异。

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🔗 FreeRTOS专栏👉 下一章：2025最新超详细FreeRTOS入门教程：第三章 FreeRTOS任务管理 —— 将深入讲解任务的挂起、删除、优先级动态调整等更高级操作。

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