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type: concept
title: FreeRTOS 任务调度与状态管理
tags: [freertos, rtos, scheduling, task, concept]
created: 2026-07-12
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# FreeRTOS 任务调度与状态管理

## 任务调度

调度器是内核中负责决定在任何特定时间应执行哪些任务的部分。FreeRTOS 默认使用 **固定优先级的抢占式调度策略**，对 **同等优先级的任务执行时间片轮询**：

- **抢占式调度**：更高优先级的任务可随时抢占低优先级任务
- **时间片轮询**：同优先级任务轮流执行一个时间片长度（即 SysTick 中断周期）

如果高优先级任务等待资源（延时/信号量）而无法执行，调度器会选择执行其他就绪的高优先级任务。

![Preemptive scheduling](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_scheduling_preemptive.png)
![Round-robin scheduling](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_scheduling_round_robin.png)

## 任务状态

FreeRTOS 中共 4 种任务状态：

| 状态 | 说明 |
|------|------|
| **运行态** (Running) | 任务实际执行中，单核下仅一个任务处于此状态 |
| **就绪态** (Ready) | 任务可执行但尚未运行，因同/更高优先级任务正在运行 |
| **阻塞态** (Blocked) | 任务等待延时或外部事件 |
| **挂起态** (Suspended) | 调用 `vTaskSuspend()` 进入，需 `vTaskResume()` 恢复 |

只有就绪态可转变成运行态，其他状态必须先转为就绪态。

![Task state diagram](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_task_state_diagram.png)

每种状态对应一个任务状态列表：
- **就绪列表**：`pxReadyTasksLists[x]`（x 为优先级数值）
- **阻塞列表**：`pxDelayedTaskList`
- **挂起列表**：`xSuspendedTaskList`

32 位硬件中保存 32 位变量代表 0-31 优先级，某位置 1 代表该优先级就绪列表有任务。多个同优先级任务连接在同一就绪列表上。

![Ready list bitmap](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_ready_list_bitmap.png)
![Multiple tasks same priority](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_ready_list_multiple_tasks.png)

## FreeRTOS 滴答（Tick）

FreeRTOS 通过滴答计数变量测量时间。定时器中断（RTOS 滴答中断）以严格时间精度增加滴答数。每次滴答增加时，内核检查是否需解除阻塞或唤醒任务。

## 上下文切换

**上下文**包括处理器寄存器、堆栈等任务执行资源。当任务被挂起时保存上下文，恢复时还原。

切换时机：
1. **RTOS 滴答中断**：处理就绪列表，判断是否切换（抢占/时间片）
2. **任务执行完毕**：主动调用任务切换函数

上下文切换在 PendSV ISR 中处理（PendSV 设置为最低中断优先级，避免影响其他 ISR）。

![Context switch save](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_context_switch_save.png)
![Context switch restore](../raw/FreeRTOS/尚硅谷FreeRTOS教程/assets/freertos_context_switch_restore.png)

## 空闲任务

调度器启动时自动创建空闲任务（最低优先级），确保始终有任务可运行。负责释放被删除任务的内存。

## 相关页面

- [[source-freertos|尚硅谷 FreeRTOS 教程 - 资料页]]
- [[freertos-intro|FreeRTOS 基础概念]]
- [[freertos-task-api|任务 API 详解]]