【STM32H7】第12章 ThreadX任務優先順序修改及其分配方案
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第12章 ThreadX任務優先順序修改及其分配方案
本章節主要為大家講解ThreadX任務優先順序設定的注意事項、任務優先順序的分配方案及其相關的一個例子，內容相對比較簡單。
12.1 任務優先順序說明
12.2 任務優先順序分配方案
12.3 中斷優先順序和任務優先順序的區別
12.4 任務優先順序修改函式tx_thread_priority_change
12.5 任務優先順序獲取函式tx_thread_info_get
12.6 實驗例程說明
12.7 總結
12.1 任務優先順序說明
下面對ThreadX優先順序相關的幾個重要知識點進行下說明，這些知識點在以後的使用中務必要掌握牢固。
1、 ThreadX中任務的最大優先順序數值是通過tx_port.h檔案中的TX_MAX_PRIORITIES進行配置的，使用者實際可以使用的優先順序範圍是0到configMAX_PRIORITIES – 1。比如我們配置此巨集定義為32，那麼使用者可以使用的優先順序號是0到31，不包含32，對於這一點，初學者要特別的注意。並且TX_MAX_PRIORITIES的巨集定義設定的數值必須是32的整數倍：
#define TX_MAX_PRIORITIES 32
2、 使用者配置任務的優先順序數值越小，那麼此任務的優先順序越低（0是最高優先順序任務），ThreadX沒有空閒任務，如果大家建立空閒任務，需要將其設定為最低優先順序。
3、 建議使用者配置巨集定義TX_MAX_PRIORITIES的最大值不要超過32，即使用者任務可以使用的優先順序範圍是0到31。
- 因為對於CM核心的移植檔案，有專用的彙編指令CLZ（Count Leading Zeros），通過這些指令可以加速演算法執行速度。
- 比通用方式高效。
- ThreadX查詢最高優先順序任務是通過定義的32bit陣列，
ULONG _tx_thread_preempted_maps[TX_MAX_PRIORITIES/32];
如果TX_MAX_PRIORITIES設定為32，那麼僅需一個32bit變數就可以方便記錄32不同優先順序任務，程式執行時查詢最高優先順序任務也方便。
4、 ThreadX中處於執行狀態的任務永遠是當前能夠執行的最高優先順序任務。下一章節講解排程器，大家會對這個知識點有一個全面的認識。
12.2 任務優先順序分配方案
對於初學者，有時候會糾結任務優先順序設定為多少合適，因為任務優先順序設定多少是沒有標準的。對於這個問題，我們這裡為大家推薦一個標準，任務優先順序設定推薦方式如下圖所示：
- IRQ任務：IRQ任務是指通過中斷服務程式進行觸發的任務，此類任務應該設定為所有任務裡面優先順序最高的。
- 高優先順序後臺任務：比如按鍵檢測，觸控檢測，USB訊息處理，串列埠訊息處理等，都可以歸為這一類任務。
- 低優先順序的時間片排程任務：比如GUI的介面顯示，LED數碼管的顯示等不需要實時執行的都可以歸為這一類任務。實際應用中使用者不必拘泥於將這些任務都設定為優先順序1的同優先順序任務，可以設定多個優先順序，只需注意這類任務不需要高實時性。
- 空閒任務：空閒任務是系統任務。
- 特別注意：IRQ任務和高優先順序任務必須設定為阻塞式（呼叫訊息等待或者延遲等函式即可），只有這樣，高優先順序任務才會釋放CPU的使用權，,從而低優先順序任務才有機會得到執行。
這裡的優先順序分配方案是我們推薦的一種方式，實際專案也可以不採用這種方法。調試出適合專案需求的才是最好的。
12.3 中斷優先順序和任務優先順序區別
部分初學者也容易在這兩個概念上面出現問題。簡單的說，這兩個之間沒有任何關係，不管中斷的優先順序是多少，中斷的優先順序永遠高於任何任務的優先順序，即任務在執行的過程中，中斷來了就開始執行中斷服務程式。
另外對於STM32來說，中斷優先順序的數值越小，優先順序越高。同樣，ThreadX的任務優先順序也是任務優先順序數值越小，任務優先順序越高。
12.4 任務優先順序修改函式tx_thread_priority_change
函式原型：
UINT tx_thread_priority_change( TX_THREAD *thread_ptr, UINT new_priority, UINT *old_priority);
函式描述：
函式tx_thread_priority_change用於實現ThreadX任務優先順序的修改。
- 第1個引數thread_ptr是任務控制代碼，用於區分不同的任務。
- 第2個引數new_priority是新任務優先順序（0 至 (TX_MAX_PRIORITIES-1)）。0表示最高優先順序。
- 第3個引數old_priority是任務之前的優先順序。
注意事項：
- 允許在任務和定時器組裡面呼叫。
- 指定任務的搶佔閾值自動設定為新的優先順序。如果需要新的閾值，則必須在此呼叫之後使用函式tx_thread_preemption_change。
- 第二個引數數值不可大於等於tx_port.h檔案中的巨集定義：#define TX_MAX_PRIORITIES 配置的數值。
使用舉例：
TX_THREAD AppTaskUserIFTCB; UINT OldPriority; /*優先順序將其設定為6 */ tx_thread_priority_change(&AppTaskUserIFTCB, 6, &OldPriority);
12.5 任務優先順序獲取函式tx_thread_info_get
函式原型：
UINT tx_thread_info_get( TX_THREAD *thread_ptr, CHAR **name, UINT *state, ULONG *run_count, UINT *priority, UINT *preemption_threshold, ULONG *time_slice, TX_THREAD **next_thread, TX_THREAD **suspended_thread);
函式描述：
函式tx_thread_info_get不僅僅可用於獲取ThreadX任務優先順序。還可以獲取其它相關資訊。
1、 第1個引數thread_ptr是任務控制代碼，用於區分不同的任務。
2、 第2個引數name用於獲取任務名。
3、 第3個引數state用於獲取任務狀態，可能的值如下所示。
- TX_READY (0x00)
- TX_COMPLETED (0x01)
- TX_TERMINATED (0x02)
- TX_SUSPENDED (0x03)
- TX_SLEEP (0x04)
- TX_QUEUE_SUSP (0x05)
- TX_SEMAPHORE_SUSP (0x06)
- TX_EVENT_FLAG (0x07)
- TX_BLOCK_MEMORY (0x08)
- TX_BYTE_MEMORY (0x09)
- TX_MUTEX_SUSP (0x0D)
4、 第4個引數run_count用於獲取任務執行計數。
5、 第5個引數priority用於獲取任務優先順序。
6、 第6個引數preemption_threshold用於獲取搶佔閥值。
7、 第7個引數time_slice用於獲取時間片。
8、 第8個引數next_thread指向下一個建立的任務控制代碼。
9、 第9個引數suspended_thread指向掛起列表中下一個任務控制代碼。
10、 返回值
- TX_SUCCESS：(0X00) 成功檢索任務資訊。
- TX_THREAD_ERROR：(0x0E) 任務控制指標無效。
注意事項：
- 可以在初始化階段，任務，定時器組和中斷服務程式裡面呼叫。
使用舉例：
TX_THREAD AppTaskUserIFTCB; CHAR *name; UINT state; ULONG run_count; UINT priority; UINT preemption_threshold; UINT time_slice; TX_THREAD *next_thread; TX_THREAD *suspended_thread; UINT status; status = tx_thread_info_get(&AppTaskUserIFTCB, &name, &state, &run_count, &priority, &preemption_threshold, &time_slice, &next_thread, &suspended_thread);
12.6 實驗例程
配套例子：
V7-3007_ThreadX Task Priority Change
實驗目的：
- 學習ThreadX的開關中斷使用BasePri暫存器方案，這樣使用ThreadX可以僅開關受ThreadX管理的中斷，從而可以讓高優先順序中斷實現零中斷延遲。
實驗內容：
1、共建立瞭如下幾個任務，通過按下按鍵K1可以通過串列埠或者RTT列印任務堆疊使用情況
===================================================
OS CPU Usage = 1.94%
===================================================
Prio StackSize CurStack MaxStack Taskname
2 4092 383 391 App Task Start
3 4092 543 659 App Msp Pro
4 4092 391 391 App Task UserIF
5 4092 543 659 App Task COM
30 1020 519 519 App Task STAT
31 1020 143 71 App Task IDLE
0 1020 391 391 System Timer Thread
串列埠軟體可以使用SecureCRT或者H7-TOOL RTT檢視列印資訊。
App Task Start任務 ：啟動任務，這裡用作BSP驅動包處理。
App Task MspPro任務 ：訊息處理，這裡未使用。
App Task UserIF任務 ：按鍵訊息處理。
App Task COM任務 ：這裡用作LED閃爍。
App Task STAT任務 ：統計任務
App Task IDLE任務 ：空閒任務
System Timer Thread任務：系統定時器任務
2、 (1) 凡是用到printf函式的全部通過函式App_Printf實現。
(2) App_Printf函式做了訊號量的互斥操作，解決資源共享問題。
3、預設上電是通過串列埠列印資訊，如果使用RTT列印資訊
(1) MDK AC5，MDK AC6或IAR通過使能bsp.h檔案中的巨集定義為1即可
#define Enable_RTTViewer 1
(2) Embedded Studio繼續使用此巨集定義為0, 因為Embedded Studio僅製作了除錯狀態RTT方式檢視。
實驗操作：
- K1按鍵按下列印任務執行情況，按下K2和K3設定優先順序後，可以按K1檢視任務最新優先順序是否設定成功。
- K2按鍵按下，設定任務App Task UserIF的優先順序為6。
- K3按鍵按下，設定任務App Task UserIF的優先順序為4。
串列埠列印資訊方式（AC5，AC6和IAR）：
波特率 115200，資料位 8，奇偶校驗位無，停止位 1
RTT列印資訊方式（AC5，AC6和IAR）：
Embedded Studio僅支援除錯狀態RTT列印：
由於Embedded Studio不支援中文，所以中文部分顯示亂碼，不用管。
程式執行框圖：
12.7 總結
本章節內容相對比較容易，重點是學習任務優先順序分配方案，隨著後面的學習，初學者需要慢慢積累這方面的經驗。