📚 课程目录第4章任务状态转换

4. 任务状态转换

任务目标

编写一个基于FreeRTOS的演示程序，创建两个任务，通过任务挂起（vTaskSuspend）、恢复（vTaskResume）和延时（vTaskDelay）操作，使用串口打印各任务的状态转换过程，从而直观理解任务在就绪（Ready）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和挂起（Suspended）四种状态间的切换逻辑。

核心知识点

就绪态：任务具备运行条件，等待调度器分配CPU。
运行态：任务正在占用CPU执行。
阻塞态：任务因调用延时、等待信号量/队列等而暂时无法运行。
挂起态：任务被vTaskSuspend主动暂停，只能通过vTaskResume恢复。

硬件/环境要求

开发板：STM32F407（或其他Cortex-M4板卡）
IDE：STM32CubeIDE 或 Keil MDK
FreeRTOS版本：V10.x（CMSIS-OS v1封装或原生API均可）
串口：USART1，波特率115200，用于打印状态信息

完整实现代码

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"

/* 串口发送字符串（需根据实际硬件实现） */
extern void Debug_SendString(const char* str);

/* 任务句柄 */
TaskHandle_t xTask1Handle = NULL;
TaskHandle_t xTask2Handle = NULL;

/* 任务1：演示挂起与恢复 */
void vTask1(void *pvParameters)
{
    const char *pcTaskName = "Task1";
    TickType_t xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
    
    for( ;; )
    {
        Debug_SendString("[Task1] Running (Ready->Running)\r\n");
        
        /* 延时500ms，进入阻塞态 */
        vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, pdMS_TO_TICKS(500));
        Debug_SendString("[Task1] Blocked (delay 500ms)\r\n");
        
        /* 运行2次后挂起自己 */
        static int count = 0;
        count++;
        if( count == 2 )
        {
            Debug_SendString("[Task1] Suspending self\r\n");
            vTaskSuspend(NULL);  /* 挂起自身，进入挂起态 */
            Debug_SendString("[Task1] Resumed by Task2\r\n");
            count = 0;
        }
    }
}

/* 任务2：控制任务1的挂起与恢复 */
void vTask2(void *pvParameters)
{
    const char *pcTaskName = "Task2";
    TickType_t xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
    
    for( ;; )
    {
        Debug_SendString("[Task2] Running\r\n");
        
        /* 延时1秒 */
        vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, pdMS_TO_TICKS(1000));
        
        /* 每2秒挂起Task1一次，再延时1秒后恢复 */
        Debug_SendString("[Task2] Suspending Task1\r\n");
        vTaskSuspend(xTask1Handle);
        
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
        
        Debug_SendString("[Task2] Resuming Task1\r\n");
        vTaskResume(xTask1Handle);
    }
}

int main(void)
{
    /* 硬件初始化（时钟、GPIO、串口等） */
    Hardware_Init();
    
    /* 创建两个任务 */
    xTaskCreate(vTask1, "Task1", 128, NULL, 1, &xTask1Handle);
    xTaskCreate(vTask2, "Task2", 128, NULL, 2, &xTask2Handle);
    
    /* 启动调度器 */
    vTaskStartScheduler();
    
    /* 正常不会执行到这里 */
    for( ;; );
}

代码说明

vTaskSuspend(NULL)：传入NULL表示挂起当前正在运行的任务自身。
vTaskResume(xTask1Handle)：恢复指定句柄的任务，使其从挂起态回到就绪态。
vTaskDelayUntil：实现固定频率的延时，任务在延时期间处于阻塞态。
任务2优先级高于任务1，因此任务2运行时能抢占任务1。

运行与验证方法

编译并下载程序到开发板。
打开串口助手（115200-8-N-1），观察输出日志。
预期输出序列（关键节点）：

[Task1] Running (Ready->Running)
[Task1] Blocked (delay 500ms)
[Task2] Running
[Task1] Running (Ready->Running)
[Task1] Blocked (delay 500ms)
[Task2] Suspending Task1
[Task1] Suspending self
[Task2] Resuming Task1
[Task1] Resumed by Task2

通过判定标准：

串口能观察到Task1在“Running”和“Blocked”间周期性切换。
Task2执行“Suspending Task1”后，Task1不再输出任何信息，证明其已进入挂起态。
Task2执行“Resuming Task1”后，Task1恢复输出，证明其从挂起态回到就绪态并被调度运行。
整个过程中系统无崩溃、无卡死，两个任务持续交替运行。

状态转换可视化

常见问题排查

任务1挂起后无法恢复：检查vTaskResume传入的句柄是否为xTask1Handle，且任务1确实处于挂起态而非阻塞态。
串口无输出：确认Debug_SendString已正确映射到实际串口发送函数，且串口初始化在任务创建前完成。
任务优先级导致Task1几乎不运行：若Task2使用vTaskDelayUntil且优先级较高，Task1仍能获得运行时间片，因为Task2会周期性阻塞。