📚 课程目录第2章多任务并发执行

2. 多任务并发执行

任务目标

在STM32F407开发板上基于FreeRTOS创建两个独立任务：一个任务以500ms周期翻转LED，另一个任务以200ms周期翻转蜂鸣器。通过观察两个任务互不阻塞地交替运行，理解RTOS时间片轮转调度与任务并发执行的基本概念。

硬件连接

LED：连接至GPIOB Pin0（低电平点亮）
蜂鸣器：连接至GPIOB Pin1（高电平驱动）

完整代码

/* FreeRTOS + STM32F407 多任务并发示例 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "stm32f4xx.h"

/* 任务函数声明 */
void vLEDTask(void *pvParameters);
void vBuzzerTask(void *pvParameters);

/* GPIO初始化 */
static void GPIO_Init(void)
{
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOBEN;
    
    /* PB0-LED, PB1-Buzzer 推挽输出 */
    GPIOB->MODER |= (GPIO_MODER_MODER0_0 | GPIO_MODER_MODER1_0);
    GPIOB->OTYPER &= ~(GPIO_OTYPER_OT_0 | GPIO_OTYPER_OT_1);
    GPIOB->OSPEEDR |= (GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0 | GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR1);
    GPIOB->PUPDR &= ~(GPIO_PUPDR_PUPDR0 | GPIO_PUPDR_PUPDR1);
    
    /* 初始状态：LED灭，蜂鸣器关 */
    GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS0 | GPIO_BSRR_BS1;
}

/* LED任务：500ms翻转 */
void vLEDTask(void *pvParameters)
{
    (void)pvParameters;
    for (;;) {
        GPIOB->ODR ^= GPIO_ODR_OD0;          /* 翻转PB0 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));      /* 延时500ms */
    }
}

/* 蜂鸣器任务：200ms翻转 */
void vBuzzerTask(void *pvParameters)
{
    (void)pvParameters;
    for (;;) {
        GPIOB->ODR ^= GPIO_ODR_OD1;          /* 翻转PB1 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));      /* 延时200ms */
    }
}

int main(void)
{
    GPIO_Init();
    
    /* 创建两个独立任务，优先级相同 */
    xTaskCreate(vLEDTask, "LED", 128, NULL, 1, NULL);
    xTaskCreate(vBuzzerTask, "Buzzer", 128, NULL, 1, NULL);
    
    /* 启动调度器 */
    vTaskStartScheduler();
    
    /* 正常不会执行到这里 */
    for (;;);
}

工程配置说明

需在工程中包含FreeRTOS内核源码（tasks.c、list.c、queue.c、port.c等）
FreeRTOSConfig.h中配置：configUSE_PREEMPTION为1，configTICK_RATE_HZ为1000
系统时钟配置为168MHz（使用标准库或HAL初始化均可）

运行与验证

编译并下载程序到开发板
观察现象：LED以约0.5秒间隔闪烁，蜂鸣器以约0.2秒间隔鸣响
两个任务独立运行，互不阻塞——LED闪烁频率不受蜂鸣器影响，反之亦然

通过判定标准：LED闪烁周期约为500ms（亮250ms/灭250ms），蜂鸣器鸣响周期约为200ms（响100ms/停100ms），且两者节奏各自保持稳定，说明FreeRTOS调度器正确实现了两个任务的时间片轮转并发执行。

关键机制说明

两个任务优先级相同（均为1），FreeRTOS采用时间片轮转调度：每个tick（1ms）检查一次就绪任务，两个任务通过vTaskDelay主动让出CPU，在延时期间任务进入阻塞态，调度器运行另一个就绪任务。由于延时时间不同（500ms vs 200ms），两个任务以各自独立的节奏交替获得CPU执行权，宏观上表现为“并发”运行。

上图展示了两个任务在1秒时间窗内的执行时序：LED任务每500ms切换一次状态（运行250ms后阻塞），蜂鸣器任务每200ms切换一次状态。由于延时时间不同，两个任务以各自独立的节拍运行，互不干扰，体现了RTOS多任务并发调度的核心特性。