什么是时间片轮转调度?在什么情况下会发生?
1.什么是时间片轮转调度?在什么情况下会发生?在 FreeRTOS 中,时间片轮转调度是一种用于在多个具有相同优先级的任务之间分配 CPU 时间的机制。旨在公平地分配 CPU 时间给同一优先级的任务。每个任务在其分配的时间片内运行,时间片用完后,调度器会自动切换到下一个任务。发生条件是参与调度的任务是同一优先级且时间片到期或者任务主动让出 CPU。当该时间片用完时,即使这个任务还没有执行完,FreeRTOS 也会暂停这个任务的执行,将 CPU 控制权转交给同一优先级就绪列表中的下一个任务,如此循环,使得相同优先级的任务都有机会轮流使用 CPU 资源。2.在 FreeRTOS 中如何实现任务间的通信机制?在FreeRTOS中,任务间的通信机制主要通过队列、信号量、消息缓冲区、事件组等方式来实现:1.队列
队列是FreeRTOS中常用的任务间通信方式,它可以在任务之间传递数据。队列本质上是一个先进先出(FIFO)的数据结构,任务可以向队列中发送数据(入队),也可以从队列中接收数据(出队)。(1)使用xQueueCreate()函数创建一个队列,指定队列中数据项的大小和队列的长度。发送数据(2)任务通过xQueueSend()等函数将数据发送到队列中。接收数据(3)其他任务可以使用xQueueReceive()函数从队列中接收数据。2.信号量信号量主要用于任务之间的同步和互斥,也可以用于简单的通信。信号量有两种类型:二值信号量和计数信号量。二值信号量只有 0 和 1 两种状态,常用于互斥访问;计数信号量可以有多个值,用于表示资源的数量或事件的发生次数。(1)使用xSemaphoreCreateBinary()创建二值信号量,使用xSemaphoreCreateCounting()创建计数信号量。(2)任务通过xSemaphoreTake()函数获取信号量,如果信号量可用,则获取成功,任务可以继续执行;如果信号量不可用,则任务会根据设置的等待时间进入阻塞状态,直到信号量可用或等待时间超时。释放信号量(3)当任务完成对共享资源的访问或事件发生时,通过xSemaphoreGive()函数释放信号量,通知其他任务可以获取信号量。3.消息缓冲区消息缓冲区是一种用于在任务之间传递较大数据块的通信方式。它类似于队列,但可以传递更复杂的数据结构。(1)使用xMessageBufferCreate()函数创建一个消息缓冲区,指定缓冲区的大小。(2)任务通过xMessageBufferSend()函数将数据发送到消息缓冲区中。(3)其他任务可以使用xMessageBufferReceive()函数从消息缓冲区中接收数据。4.事件组事件组可以用于多个任务等待多个事件的发生,每个事件用一个位来表示。任务可以等待事件组中的一个或多个事件发生,当满足条件时,任务将被唤醒。(1)使用xEventGroupCreate()函数创建一个事件组。(2)任务通过xEventGroupSetBits()函数设置事件组中的事件位。(3)其他任务可以使用xEventGroupWaitBits()函数等待事件组中的特定事件发生,任务将根据设置的条件进入阻塞或唤醒状态。3.FreeRTOS 提供了哪些内存分配策略?FreeRTOS 提供了五种不同的内存分配策略,每种策略都有其适用场景和特点:
(1) heap_1.c
适用于那些在系统运行期间只进行一次内存分配,且不需要释放内存的应用场景,例如在系统初始化阶段为任务栈、队列等分配固定大小的内存。
(2)heap_2.c
适用于那些需要动态分配和释放内存,且内存分配和释放的大小相对固定的应用场景,例如在任务执行过程中动态分配一些临时数据缓冲区。
(3)heap_3.c
适用于那些对内存管理要求不高,且希望使用标准 C 库的内存分配和释放函数的应用场景,例如在一些对内存碎片不太敏感的小型嵌入式系统中。
(4)heap_4.c
适用于那些需要频繁进行动态内存分配和释放,且内存分配和释放的大小变化较大的应用场景,例如在一些需要动态创建和销毁任务、队列等对象的复杂嵌入式系统中。
(5)heap_5.c
适用于那些硬件内存布局不连续,需要在多个分散的内存区域上进行内存分配的应用场景,例如在一些具有外部扩展内存的嵌入式系统中4.什么是 “heap_4” 内存分配方案?它解决了什么问题?heap_4 采用首次适应算法分配内存,它可以分配不同大小的内存块,并且在一定程度上能够减少内存碎片的产生,解决了动态内存分配中内存碎片和内存管理效率的问题。
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