链表和调度

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任务的插入

双向链表,就绪任务按优先级挂到就绪链表 pxReadyTasksLists[] 上，调度器从链表里挑最高优先级任务运行(调度看下面的)

就绪链表 List_t
  └─ xListEnd（哨兵） ⇄ xStateListItem（任务A）
                       ⇄ xStateListItem（任务B）
                              │ pvOwner 指向
                              ▼
                          TCB（任务B）
                              ├─ pxTopOfStack → 栈顶（保存的 16 个寄存器现场）
                              └─ pxStack      → 栈底（任务栈起始地址）

• pvOwner 是从链表节点找回 TCB 的桥梁：链表里存的是 xStateListItem 节点，调度器通过 pvOwner 拿到任务本体，再取 pxTopOfStack 恢复现场。
• 一个任务有两个链表项：xStateListItem 管「就绪/阻塞」状态，xEventListItem 管「等队列/信号量」事件，让任务能同时挂在两个链表上。
• pxTopOfStack（栈顶）和 pxStack（栈底）一高一低框出整个任务栈，切换任务时从 pxTopOfStack 恢复现场。

就绪任务的调度

任务切换在pendsv中断中

1. 在 1.延时函数, 2.systick硬件中断, 3.while末尾 调用 taskYIELD()

2. taskYIELD() :PendSV的悬起位置

   PendSV设置成最低优先级,因为不能打断其他的中断

3. PendSV:调用 xPortPendSVHandler

4. xPortPendSVHandler : 现在的任务即将结束,把cpu通用寄存器组和特殊寄存器的值进栈中(硬件自动+软件手动)

   调用 vTaskSwitchContext()，从就绪链表中找出下一个最高优先级的任务，更新全局指针 pxCurrentTCB 指向新任务。

   通过 pxCurrentTCB获取栈顶指针,恢复通用寄存器组和特殊寄存器,更新到PSP实现无感切换

5. FreeRTOS-Kernel port.c — xPortPendSVHandler 原码

信号任务的调度

信号任务的调度在信号量/队列的 API 中

1. 在 1. 信号获取超时阻塞 （xQueueReceive / xSemaphoreTake）， 2. 信号发送唤醒等待任务 （xQueueSend / xSemaphoreGive / xTaskNotifyGive）， 3. 中断中发送信号 （xQueueSendFromISR / xSemaphoreGiveFromISR） 中处理信号等待与就绪链表

2. 信号等待链表（xTasksWaitingToReceive / xTasksWaitingToSend） ： 每个队列/信号量内部自带两个事件链表，严格按照任务优先级从高到低排序（同优先级按 FIFO）。表头永远是等待该信号中优先级最高的任务

3. 获取信号（Take / Receive 阻塞） ：

   • 检查资源计数值：若无资源且设置了超时时间，调用 vTaskPlaceOnEventList()
   • 将当前任务的 xEventListItem（事件节点）插入信号量的 xTasksWaitingToReceive（等待接收链表）
   • 同时将当前任务的 xStateListItem（状态节点）插入系统的 pxDelayedTaskList（延时链表，按超时时间戳排序），实现双重挂载
   • 任务移出就绪链表，在 API 末尾调用 portYIELD_WITHIN_API() 悬起 PendSV，主动让出 CPU 进入阻塞

4. 释放/发送信号（Give / Send 唤醒） ：

   • 写入数据或增加计数值后，检查 xTasksWaitingToReceive 是否为空
   • 若有任务在等，调用 xTaskRemoveFromEventList()：直接从等待链表表头取出最高优先级的任务
   • 将该任务同时从信号等待链表和系统延时链表中拔除，调用 prvAddTaskToReadyList() 重新插入对应优先级的就绪链表
   • 比对优先级：若唤醒的任务优先级高于当前正在运行的任务，调用 queueYIELD_IF_USING_PREEMPTION() 悬起 PendSV 请求立即抢占

延时任务的调度

1. 信号等待与接收机制（Take / Receive）

当任务尝试获取信号量或队列消息时：

• 资源充足 ：直接减少资源计数值或取出数据，当前任务无需阻塞，保持在就绪链表继续运行。
• 资源不足（需阻塞等待） ：
• 将任务的事件节点（xEventListItem）按优先级降序插入对应信号量/队列的 等待接收链表（xTasksWaitingToReceive） 。
• 将任务的状态节点（xStateListItem）按超时时间戳升序插入系统的 延时链表（pxDelayedTaskList） ，实现双重挂载。
• 任务移出就绪链表，在函数末尾调用 portYIELD_WITHIN_API() 悬起 PendSV，主动让出 CPU。

2. 信号释放与发送机制（Give / Send）

当外部中断或另一个任务释放信号量或发送数据时：

• 检查等待链表 ：
• 有任务在等待 ：直接从信号量的等待接收链表（xTasksWaitingToReceive）表头取出优先级最高的任务。
• 无人等待 ：增加信号量资源计数或将数据存入队列缓冲区。
• 唤醒与状态恢复 ：
• 将被选中的任务从等待接收链表和系统的延时链表中同时拔出（解除阻塞并取消超时闹钟）。
• 调用 prvAddTaskToReadyList() 将该任务重新插入对应优先级的 就绪链表 。
• 抢占判断 ：
• 比对唤醒任务与当前运行任务的优先级。
• 若唤醒任务优先级更高，调用 portYIELD_WITHIN_API()（或在中断中使用 portYIELD_FROM_ISR）悬起 PendSV 触发立即抢占。