4. 任务状态切换与阻塞

任务说明

本案例在FreeRTOS中创建两个任务，通过vTaskDelay()使任务主动释放CPU进入阻塞态，并借助uxTaskGetSystemState()读取各任务实时状态，观察任务在运行态→阻塞态→就绪态之间的切换过程。目标是通过实际代码理解任务状态迁移的触发条件与调度行为。

核心实现

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "stdio.h"

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

/* 任务1：运行后主动阻塞 */
void vTask1(void *pvParameters)
{
    for (;;)
    {
        /* 进入阻塞态，让出CPU */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));
    }
}

/* 任务2：运行后主动阻塞 */
void vTask2(void *pvParameters)
{
    for (;;)
    {
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));
    }
}

/* 打印任务状态 */
void vPrintTaskStatus(void)
{
    TaskStatus_t xTaskStatusArray[2];
    UBaseType_t uxArraySize = 2;
    UBaseType_t uxIndex;

    /* 获取系统任务状态快照 */
    uxArraySize = uxTaskGetSystemState(xTaskStatusArray,
                                       uxArraySize,
                                       NULL);
    printf("--- Task States ---\r\n");
    for (uxIndex = 0; uxIndex < uxArraySize; uxIndex++)
    {
        const char *pcState;

        switch (xTaskStatusArray[uxIndex].eCurrentState)
        {
            case eRunning:   pcState = "Running";   break;
            case eReady:     pcState = "Ready";     break;
            case eBlocked:   pcState = "Blocked";   break;
            case eSuspended: pcState = "Suspended"; break;
            case eDeleted:   pcState = "Deleted";   break;
            default:         pcState = "Invalid";   break;
        }

        printf("Task: %-10s State: %s\r\n",
               xTaskStatusArray[uxIndex].pcTaskName,
               pcState);
    }
}

/* 监控任务：周期性打印状态 */
void vMonitorTask(void *pvParameters)
{
    for (;;)
    {
        vPrintTaskStatus();
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    }
}

int main(void)
{
    /* 创建两个工作任务 */
    xTaskCreate(vTask1, "Task1", 128, NULL, 1, &xTask1Handle);
    xTaskCreate(vTask2, "Task2", 128, NULL, 1, &xTask2Handle);

    /* 创建监控任务，优先级最高以便抢占查看状态 */
    xTaskCreate(vMonitorTask, "Monitor", 128, NULL, 2, NULL);

    /* 启动调度器 */
    vTaskStartScheduler();

    /* 正常不会执行到这里 */
    for (;;);
    return 0;
}

状态迁移分析

两个工作任务优先级相同（均为1），监控任务优先级最高（2）。调度器启动后：

• 监控任务最先进入运行态，调用vPrintTaskStatus()打印当前状态快照；
• 当监控任务调用vTaskDelay(100ms)进入阻塞态后，Task1和Task2按时间片轮转进入运行态；
• Task1运行后立即调用vTaskDelay(200ms)，从运行态切换到阻塞态；
• Task2同样运行后调用vTaskDelay(300ms)进入阻塞态；
• 当两个任务均阻塞时，空闲任务运行；
• 延时到期后，任务从阻塞态回到就绪态，等待调度器分配CPU。

状态观测点

编译与运行

# 在FreeRTOS Demo工程中添加上述源文件
# 确保FreeRTOSConfig.h中配置：
#   configUSE_TRACE_FACILITY    1   (使能uxTaskGetSystemState)
#   configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS  1
#   configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION      1

# 编译（以GCC/CMake为例）
cmake -B build
cmake --build build

# 运行（模拟器或开发板）
./build/rtos_demo

验证方法

运行程序后，通过串口终端观察vPrintTaskStatus()周期性输出的状态信息。判定标准：

• 输出中能同时看到Blocked和Ready状态的任务；
• Task1和Task2不会同时处于Running状态；
• Monitor任务每次打印时，至少有一个工作任务处于Blocked状态（因为工作任务的延时时间短于Monitor的打印周期，当Monitor从阻塞中唤醒时，工作任务可能已回到Ready状态）；
• 状态名称与代码中vTaskDelay()设置的延时逻辑一致：Task1阻塞约200ms，Task2阻塞约300ms。

若串口输出中能看到任务状态在Running→Blocked→Ready之间循环切换，且无系统崩溃或断言失败，则本案例验证通过。