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FreeRTOS系列第22篇—FreeRTOS任务切换分析
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原文中文，约7100字，阅读约需17分钟。
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内容提要
FreeRTOS任务切换的代码占据了整个代码的一半，通过任务切换找到优先级最高的就绪任务并让其获得CPU运行权。任务切换有两种方法：执行系统调用和系统节拍时钟中断。PendSV中断通过向中断状态寄存器写入1来产生。任务切换过程中保存和恢复寄存器值，更新任务堆栈指针。任务切换方法可以是通用方法或特殊方法，特殊方法使用硬件提供的计算前导零指令选择下一个要执行的任务。
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关键要点
- FreeRTOS任务相关代码占据整个代码的一半，旨在找到优先级最高的就绪任务并让其获得CPU运行权。
- 任务切换是实现任务调度的直接执行者，通常使用系统调用或系统节拍时钟中断来触发。
- PendSV中断通过向中断状态寄存器写入1来产生，任务切换过程中保存和恢复寄存器值，更新任务堆栈指针。
- Cortex-M3平台的任务切换方法可以是通用方法或特殊方法，特殊方法利用硬件提供的计算前导零指令选择下一个任务。
- 任务切换的两种方法分别是使用taskYIELD()和portYIELD_FROM_ISR()，最终都会执行宏portYIELD()。
- 在系统节拍时钟中断服务函数中，更新tick计数器并检查是否有任务解除阻塞，必要时产生PendSV中断。
- PendSV中断服务程序负责找到优先级最高的就绪任务并进行任务切换。
- Cortex-M3架构下的PendSV中断服务程序源码分析，强调了任务堆栈指针PSP和主堆栈指针MSP的使用。
- 任务堆栈是每个任务独立运行的前提条件，局部变量优先使用寄存器，寄存器不足时使用任务堆栈空间。
- 任务切换的核心函数vTaskSwitchContext用于选择下一个要执行的任务，支持通用方法和特殊方法。
- 特殊方法依赖于特定架构的汇编指令，通常效率更高，但限制最大可用优先级数目为32。
- 通过计算前导零指令CLZ，特殊方法可以更高效地找到最高优先级的就绪任务。
- 任务切换完成后，新的任务将被执行，确保系统的实时性和响应性。
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