鸿蒙嵌入式系统开发原理与实战 课件 第4章 任务管理系统

第4章任务管理系统

LiteOS-M的任务管理系统是面向轻量级物联网设备的实时多任务调度核心，支持优先级抢占和时间片轮转，具有低至1KB任务栈的极简设计，适用于Cortex-M等资源受限场景。OpenHarmony轻内核嵌入式开发采用基于任务的调度机制作为核心架构。本章介绍LiteOS-M的任务管理机制、任务管理API（ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口）以及开发示例。本章内容是教程后续内容的开发基础。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试LiteOS任务管理系统的主要特性

LiteOS任务模块支持多任务并发，通过任务切换与通信机制实现业务逻辑的流程化管理。LiteOS采用抢占式调度策略：高优先级任务可随时打断低优先级任务的执行，后者需等待前者阻塞或结束后方能获得调度；同优先级任务间支持时间片轮转调度。LiteOS任务设有32个固定优先级（0-31），其中0级为最高优先级，31级为最低优先级。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试任务核心概念

名称定义和功能任务ID任务创建时由系统生成的唯一标识符，通过输出参数返回给调用者。任务优先级决定任务调度顺序的层级指标，数值越小优先级越高（0为最高优先级）。任务入口函数任务被调度执行时启动的函数，即任务的逻辑入口。任务控制块(TCB)操作系统管理任务的核心数据结构，包含：栈指针(SP)

、任务状态、优先级、任务ID、任务名、任务栈大小等关键信息。任务栈分配给任务的独立内存区域，用于保存局部变量、函数调用链及任务上下文。任务上下文任务上下文指任务运行时占用的核心资源集合（如寄存器、程序计数器等）。当任务被挂起时，LiteOS自动将其上下文压入任务栈；恢复时从栈中还原上下文状态，而继续执行挂起时被打断的代码。任务切换任务切换包含获取就绪列表中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试任务状态

任务状态通常分为以下四种：就绪（Ready）：该任务在就绪列表中，只等待CPU运行（Running）：该任务正在执行。阻塞（Blocked）：该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或等待读写事件等。退出（Dead）：任务运行结束，等待系统回收资源。任务状态

就绪态->运行态：任务创建后进入就绪态，发生任务切换时，就绪列表中最高优先级的任务被执行，从而进入运行态，但此刻该任务依旧在就绪列表中。运行态->阻塞态：任务运行因挂起、读信号量等待等，在就绪列表中被删除进入阻塞态。阻塞态->就绪态（阻塞态->运行态）：阻塞的任务被恢复后（任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等），此时被恢复的任务就会被加入就绪列表，从而由阻塞态变成就绪态。此时如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级，则会发生任务切换，将该任务由就绪态变成运行态。任务状态

就绪态->阻塞态：任务在就绪态被挂起，进而进入阻塞态。运行态->就绪态：有更高优先级任务创建或恢复后，发生任务切换而进入就绪列表。运行态->退出态：任务运行结束，内核自动将此任务删除，此时由运行态变为退出态。阻塞态->退出态：阻塞的任务调用删除接口，任务状态由阻塞态变成退出态。任务状态

LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试任务管理API

LiteOS-M内核提供独立的任务管理能力。为兼容CMSIS-RTOS2标准，系统通过适配层将CMSISAPI调用转换为LiteOS-M内核接口，并执行参数转换（如：优先级映射等关键操作）。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试CMSIS-RTOS2接口

Cortex微控制器软件接口标准（CortexMicrocontrollerSoftwareInterfaceStandard，CMSIS）是由ARM主导，联合编译器厂商与半导体供应商共同制定的Cortex-M系列处理器开发规范。该标准通过提供统一的硬件访问API（涵盖内核及专用外设），显著降低跨芯片平台与工具链的移植成本。CMSIS-RTOS2（CMSIS-RTOSAPIVersion2）是ArmCortex-M处理器的通用RTOS接口规范，为软件组件提供标准化的实时操作系统服务API。CMSIS-RTOS2

提供与底层RTOS内核无关的通用API。用户代码调用此API可便捷实现应用程序跨RTOS平台的迁移；基于CMSIS-RTOS2开发的中间件亦可大幅减少移植工作量。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试CMSIS-RTOS2API

CMSIS-RTOS2的API声明位于kernel/liteos_m/kal/cmsis/cmsis_os2.h中，查看该文件，只有一行：#include"../../../../third_party/cmsis/CMSIS/RTOS2/Include/cmsis_os2.h"所以，API定义实际放在third_party/cmsis/CMSIS/RTOS2/Include/cmsis_os2.h目录，下面对一些常用的API进行介绍。(1)osThreadId_tosThreadNew(osThreadFunc_tfunc,void

*argument,constosThreadAttr_t

*attr)osThreadNew函数的作用是用来创建一个新的任务，该函数拥有三个参数，第一个参数func是任务的运行函数，第二个参数argument是任务运行函数的参数，第三个参数attr是给该任务的属性赋值。osThreadNew函数运行成功后会返回该任务的任务ID，运行失败则返回NULL。CMSIS-RTOS2API

（2）constchar*osThreadGetName(osThreadId_tthread_id)osThreadGetName函数的作用是获取指定任务ID的任务名字，该函数只有一个参数thread_id为要获取任务的ID。osThreadGetName函数运行成功会返回任务的名字，运行失败则返回NULL。（3）osThreadId_tosThreadGetId(void)osThreadGetId函数的作用是获取当前线程的ID，该函数不需要传递参数。osThreadGetId函数运行成功则返回当前任务的任务ID，运行失败则返回NULL。CMSIS-RTOS2API

（4）osStatus_tosThreadSetPriority(osThreadId_tthread_id,osPriority_tpriority)osThreadSetPriority函数的作用是设置任务的优先级，该函数有两个参数，第一个参数thread_id是要设置的任务的任务ID，第二个参数priority为要设置的任务优先级。osThreadSetPriority函数运行结束会返回运行结果，可根据运行结果判断是否设置成功。CMSIS-RTOS2API

注意：此表是CMSIS-RTOS2API的优先级等级，与LiteOS内核的优先级等级不同，LiteOS的优先级为0~31级，其中0级最高，31级最低，按照上表设置priority参数值后，OpenHarmony的CMSIS-RTOS2适配层会将传入的CMSIS优先级值映射为LiteOS-M内核优先级。

枚举值对应数值说明osPriorityNone0无优先级（或优先级未初始化）osPriorityIdle1保留给空闲任务osPriorityLow~osPriorityLow78~15低（low）osPriorityBelowNormal~osPriorityBelowNormal716~23低于正常（belownomal）osPriorityNormal~osPriorityNormal724~31正常（nomal），其中osPriorityNormal为默认优先级osPriorityAboveNormal~osPriorityAboveNormal732~39高于正常（abovenormal）osPriorityHigh~osPriorityHigh740~47高（high）osPriorityRealtime~osPriorityRealtime748~55实时（realtime）osPriorityISR56中断延迟线程保留osPriorityError-1系统无法确定优先级或优先级非法osPriorityReserved0x7FFFFFFF防止枚举类型降尺寸的编译器优化CMSIS-RTOS2API

（5）osPriority_tosThreadGetPriority(osThreadId_tthread_id)osThreadGetPriority函数的作用是获取任务的优先级，该函数只有一个参数thread_id，为要获取任务的任务ID。osThreadGetPriority函数运行成功会返回任务的优先级，运行失败则返回相应的错误代码。CMSIS-RTOS2API

（6）osStatus_tosThreadSuspend(osThreadId_tthread_id)osThreadSuspend函数的作用是挂起指定的任务，该函数只有一个参数thread_id，为要挂起任务的任务ID。osThreadSuspend函数运行结束会返回运行的结果，可根据运行结果判断是否挂起成功。（7）osStatus_tosThreadResume(osThreadId_tthread_id)osThreadResume函数的作用是恢复被挂起的任务，该函数只有一个参数thread_id，为要恢复任务的任务ID。osThreadResume函数运行结束会返回运行的结果，可根据运行结果判断是否恢复成功。CMSIS-RTOS2API

（8）voidosThreadExit(void)osThreadExit函数的作用是终止当前任务的运行。（9）osStatus_tosThreadTerminate(osThreadId_tthread_id)osThreadTerminate函数的作用是终止指定的任务运行，该函数只有一个参数thread_id，为要终止任务的任务ID。osThreadTerminate函数运行结束会返回运行的结果，可根据运行结果判断是否终止成功。LiteOS的任务管理LiteOS任务管理系统的主要特性任务核心概念任务状态任务管理APICMSIS-RTOS2接口CMSIS-RTOS2API3.开发示例——创建两个任务代码设计编译、烧录和调试开发示例——创建两个任务