2. 任务调度基础：FreeRTOS任务状态机、任务优先级与抢占机制、任务创建与删除的API

好，咱们进入正题。任务调度，说白了就是操作系统怎么安排这些任务轮流用CPU。你想想看，一个单片机只有一个核，但我们要同时处理传感器读取、控制算法、通信上报……怎么做到的？就是靠调度器来回切换。

我个人习惯，在讲任何RTOS之前，先让团队把任务状态机搞明白。状态机看不懂，后面优先级、抢占、API全是空中楼阁。

2.1 FreeRTOS任务状态机：任务的一生

一个任务从创建到删除，会经历几个状态。FreeRTOS里主要有四种：运行态、就绪态、阻塞态、挂起态。

我画个简图给你看：

创建任务 → 就绪态 ←→ 运行态
                ↓         ↓
             阻塞态    挂起态
                ↑         ↓
             超时/事件   恢复

嗯，这里要注意：一个时刻只有一个任务处于运行态。其他任务要么等着被调度（就绪态），要么在等某个事件（阻塞态），要么被我们主动挂起了。

我在项目中遇到过一个问题：有个新手把传感器读取任务里加了个vTaskDelay(1000)，然后抱怨说“为什么我的任务不跑了？”——其实任务没死，只是进入了阻塞态，等1秒后自动回到就绪态。这就是状态机没理解透。

2.2 任务优先级与抢占机制：谁先跑？

优先级，就是给任务排个队。数字越大，优先级越高。FreeRTOS支持从0到(configMAX_PRIORITIES - 1)，一般配置成32或64级。

抢占机制是什么？说白了就是：高优先级任务一就绪，低优先级任务立马让路。

举个例子：

任务A：优先级2，负责姿态解算，每10ms执行一次
任务B：优先级1，负责LED闪烁，每100ms执行一次

假设任务B正在运行，突然任务A因为定时器触发了。这时候调度器会立刻暂停任务B，把CPU交给任务A。等任务A跑完（或者主动阻塞），任务B才能继续。

我曾经踩过一个坑：把通信任务优先级设得比控制任务还高。结果通信一忙，控制任务被频繁抢占，姿态解算周期抖动得厉害，飞控直接炸了。嗯，从那以后我定了个规矩：实时性要求越高的任务，优先级越高。

2.3 任务创建与删除的API：动手实操

好，理论讲完了，咱们看看代码。任务创建最核心的API就一个：xTaskCreate()。

2.3.1 创建任务

函数原型长这样：

BaseType_t xTaskCreate(
    TaskFunction_t pvTaskCode,      // 任务函数指针
    const char * const pcName,      // 任务名字（调试用）
    configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth, // 栈深度，单位是字
    void *pvParameters,             // 传给任务的参数
    UBaseType_t uxPriority,         // 优先级
    TaskHandle_t *pxCreatedTask     // 任务句柄，用来删除或挂起
);

我习惯这么用：

TaskHandle_t xControlTaskHandle = NULL;

void vControlTask(void *pvParameters)
{
    // 姿态控制循环
    for(;;)
    {
        // 读取传感器
        // 解算姿态
        // 输出控制量
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5)); // 5ms周期
    }
}

void main(void)
{
    // 创建控制任务
    xTaskCreate(
        vControlTask,
        "Control",
        256,        // 栈大小，单位是字
        NULL,
        3,          // 优先级3
        &xControlTaskHandle
    );

    // 启动调度器
    vTaskStartScheduler();
}

这里有个细节：栈大小怎么定？ 我一般先给个256字（1024字节），跑起来后用uxTaskGetStackHighWaterMark()看剩余量，再调整。别一开始就给太大，浪费RAM。

2.3.2 删除任务

删除任务用vTaskDelete()。参数传任务句柄，如果传NULL就是删除自己。

// 删除指定任务
vTaskDelete(xControlTaskHandle);

// 任务自己删除自己
vTaskDelete(NULL);

嗯，这里要注意：删除任务后，任务占用的栈和TCB会被释放，但任务自己申请的内存（比如malloc出来的）不会自动释放。我见过有人删任务前忘了free，内存泄漏了。

2.4 实战中的调度策略选择

讲完基础，咱们聊聊实际项目中怎么用。FreeRTOS默认是抢占式调度，但也可以配成协作式调度。我99%的项目都用抢占式，因为实时性要求摆在那。

但抢占式有个问题：优先级反转。低优先级任务拿着高优先级任务需要的资源，高优先级任务反而被阻塞。解决方法是优先级继承或互斥量。这个后面章节会细讲，你先有个印象。

我总结一下任务调度的几个原则：

原则	说明
关键任务高优先级	控制、安全相关的任务优先级最高
避免优先级相同	相同优先级只能时间片轮转，实时性不可控
任务不要死循环	每个循环里至少有一个阻塞点（delay或等待事件）
栈大小要留余量	至少留20%的余量，防止栈溢出

好了，这一章就到这里。任务调度是实时系统的骨架，搞懂了状态机和优先级，后面学信号量、队列、中断管理就轻松多了。下一章咱们聊聊任务间通信，那又是另一片天地。