📚 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RTOS中创建两个独立任务：一个控制LED以500ms周期闪烁，另一个控制蜂鸣器以200ms周期鸣响。通过串口打印任务运行状态，观察RTOS调度器如何在不同优先级下并发调度两个任务。

硬件依赖

本案例基于STM32F407开发板，使用标准库。LED接PB0（推挽输出），蜂鸣器接PB1（推挽输出），串口1（PA9/PA10）用于打印调试信息。若使用其他平台，仅需修改GPIO初始化部分。

完整代码


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

/* 任务句柄 */
TaskHandle_t xLEDTaskHandle = NULL;
TaskHandle_t xBuzzerTaskHandle = NULL;

/* 串口发送字符 */
void USART1_SendChar(char c) {
    while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
    USART1->DR = c;
}

/* 串口打印字符串 */
void USART1_Print(const char* str) {
    while (*str) USART1_SendChar(*str++);
}

/* GPIO初始化 */
void GPIO_Init(void) {
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef gpio;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    gpio.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
    gpio.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &gpio);

    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    gpio.GPIO_AF = GPIO_AF_USART1;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio);

    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio);

    USART_InitTypeDef usart;
    usart.USART_BaudRate = 115200;
    usart.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    usart.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    usart.USART_Parity = USART_Parity_No;
    usart.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    usart.USART_Mode = USART_Mode_TX;
    USART_Init(USART1, &usart);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/* LED任务：500ms翻转一次 */
void vLEDTask(void* pvParameters) {
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
    for (;;) {
        GPIO_ToggleBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
        USART1_Print("LED Task Running\r\n");
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
    }
}

/* 蜂鸣器任务：200ms翻转一次 */
void vBuzzerTask(void* pvParameters) {
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
    for (;;) {
        GPIO_ToggleBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
        USART1_Print("Buzzer Task Running\r\n");
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));
    }
}

int main(void) {
    GPIO_Init();

    xTaskCreate(vLEDTask, "LED", 128, NULL, 1, &xLEDTaskHandle);
    xTaskCreate(vBuzzerTask, "Buzzer", 128, NULL, 2, &xBuzzerTaskHandle);

    vTaskStartScheduler();
    for (;;);
}

构建与运行

创建STM32F407裸机工程，加入FreeRTOS源码（heap_4.c、list.c、queue.c、tasks.c、port.c等）。
将上述代码保存为main.c，替换工程中的主文件。
编译并烧录到开发板。
打开串口助手，波特率115200，观察输出。

验证方法

通过条件：

LED以约500ms周期闪烁（人眼可观察）。
蜂鸣器以约200ms周期鸣响（声音节奏明显快于LED）。
串口交替打印"LED Task Running"和"Buzzer Task Running"，且Buzzer打印频率约为LED的2.5倍。
两个任务互不阻塞，同时运行——证明RTOS时间片调度生效。

调度行为说明

蜂鸣器任务优先级为2，高于LED任务的优先级1。当蜂鸣器任务调用vTaskDelay进入阻塞态时，LED任务获得运行机会；LED任务阻塞后，系统进入空闲态。由于两个任务都主动让出CPU，因此即使优先级不同，两者都能按各自周期执行，实现并发效果。若将蜂鸣器任务改为死循环且不延时，LED任务将因优先级低而永远无法运行——这是观察RTOS优先级抢占的附加实验。

图中深色块表示任务处于运行态，浅色块表示任务因vTaskDelay进入阻塞态。蜂鸣器任务周期短，因此运行频率更高；LED任务在蜂鸣器阻塞期间获得CPU执行权，两者交替占用处理器，宏观上表现为“同时运行”。