13.2.1 FreeRTOS应用案例
1.任务要求
利用FreeRTOS建立3个任务Task1_led、Task2_led和Task3_led，分别控制3个LED，控制其轮流亮灭，示意图如图13.5所示。LED1间隔100 ms亮和熄灭一次，LED2间隔200 ms亮和熄灭一次，LED3间隔500 ms亮和熄灭一次。
2.硬件和软件设计
在STM32CubeMX中建立工程，在中间件中选择操作系统FreeRTOS，相关参数采用默认值即可。在“System Core”下拉列表中选择“GPIO”选项，配置PB10、PB11、PB12为输出；选择“SYS”选项，配置“Timebase Source”为“TIM2”，这是因为FreeRTOS用到了节拍定时器SysTick。生成MDK工程文件，在“main.c”文件中添加任务，参考程序如下。
图13.5 应用案例示意图
这3个任务均无限循环，并通过FreeRTOS管理，按优先级高低运行。Task1_led中的LED1间隔100 ms亮一次、熄灭一次；Task2_led中的LED2间隔200 ms亮一次、熄灭一次；Task3_led中的LED3间隔500 ms亮一次、熄灭一次。在串口调试助手上可观察3个任务的执行情况，在Keil-MDK的“Logic Analyzer”窗口中可以观察波形，如图13.6所示。按照3个任务优先级的顺序，依次执行Task3_led、Task2_led、Task1_led任务。
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图13.6 任务执行情况和波形
首先FreeRTOS通过调整计算机，使处于就绪态的高优先级任务Task3_led执行，“LED_On（3）；printf（＂The LED3 is ON！\r\n＂）；”语句执行后，遇到“vTaskDelay（500）；”语句，任务会被阻塞，等待500 ms后再执行。轮到同优先级的任务Task2_led执行，遇到“vTaskDelay（200）；”语句时，任务被阻塞。
其次，低优先级Task1_led任务再执行，“LED_On（1）；printf（＂The LED1 is ON！\r\n＂）；”语句执行后，遇到“vTaskDelay（100）；”语句时任务会被阻塞，等100 ms后再执行。
最后，3个任务都阻塞，CPU运行优先级最低的空闲任务。如果Task1_led的延时时间到，调度器会调度Task1_led剩下的程序继续执行“LED_Off（1）；printf（＂The LED1 is OFF！\r\n＂）；”语句，执行完后，Task3_led还在阻塞，因此继续执行前面的语句。当Task2_led的200 ms延时时间到时，退出阻塞，执行“LED_Off（2）；printf（＂The LED2 is OFF！\r\n＂）；”语句。
综上所述，该案例的执行过程引出以下几个问题，请读者带着这些问题来认识FreeRTOS。
（1）什么是任务、任务堆栈、任务控制块、任务运行状态？
（2）任务是怎样就绪的？怎样进行多任务调度的？任务是怎样切换的？
（3）怎样写中断服务子程序？
（4）什么是时钟节拍？FreeRTOS是怎样处理时钟节拍的？
（5）任务与任务之间是如何进行同步与互斥通信的？
