FreeRTOS中osDelay和HAL_Delay的區別

問題場景

在FreeRTOS中創建了線程A、線程B，其中線程A優先級大于線程B。線程A、B任務代碼如下:

void A(void *argument)
{
while (1)
{
printf("A\r\n");
HAL_Delay(1000);
}
}

void B(void *argument)
{
while (1)
{
printf("B\r\n");
HAL_Delay(1000);
}
}

燒錄程序后查看串口數據發現只打印了A而不打印B，說明只執行了A線程沒有執行B線程。

問題原因

HAL_Delay是由ST提供的STM32 Cube HAL庫中的一個函數，通常用于在STM32微控制器上實現簡單的延時。HAL_Delay函數使用系統時鐘來進行延時，并且在延時期間會阻塞整個處理器，也就是說，它會使處理器暫時停止執行其他任務和代碼。

在開始運行線程之前，線程A、B處于就緒態，由于線程A優先級比線程B高，FreeRTOS任務控制器優先選擇線程A運行，此時線程A進入運行態。隨后線程A打印A，然后被HAL_Delay函數"阻塞"，注意此時的"阻塞"并不意味著程序進入了阻塞態，由于HAL_Delay阻塞的是整個處理器，因此FreeRTOS無法進行其他線程的調度，也就是說，HAL_Delay同時阻塞了線程B。當HAL_Delay函數運行結束后，線程A重回就緒態，由于線程A優先級比線程B高，FreeRTOS任務控制器優先選擇線程A運行，循環往復，線程B不被執行。

解決辦法

osDelay是FreeRTOS（Real-Time Operating System）中的一個函數，用于實現任務的延時。FreeRTOS是一個開源的實時操作系統，專門用于嵌入式系統。osDelay函數允許任務掛起一段時間，然后由操作系統調度器在指定的時間后重新運行該任務。在等待期間，任務會被放入掛起狀態，讓其他任務有機會運行。

也就是說，當調用osDelay時，線程A進入阻塞態，此時任務控制器選擇進入就緒態的線程B執行，循環往復，線程A、B同時被執行。我們可以將任務A和B進行如下改動，即可看到既打印A又打印B。

void A(void *argument)
{
while (1)
{
printf("A\r\n");
osDelay(1000);
}
}

void B(void *argument)
{
while (1)
{
printf("B\r\n");
osDelay(1000);
}
}

使用osDelay可能帶來的問題

觀察一下HAL_Delay和osDelay的函數原型：

/**
* @brief This function provides minimum delay (in milliseconds) based
*/
__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay);

/*
Wait for Timeout (Time Delay).
*/
osStatus_t osDelay (uint32_t ticks);

可以看到HAL_Delay函數的目的是提供毫秒級別的延時，意味著當你輸入HAL_Delay(500)，硬件會盡量延時精確到500ms的時間。

與之不同的是，osDelay函數的輸入是ticks。ticks是一個計時單位，表示任務將被掛起的時間長度。每個tick的時間取決于FreeRTOS配置的時鐘節拍（tick）周期。例如，如果tick周期為1毫秒，那么傳遞參數ticks為10就會使任務掛起10毫秒。由此可見，osDelay函數延時的時間和一個ticks記時時間長度有很大關系。

那么如何確定ticks具體代表多長時間呢？首先我們應該找到用于配置的頭文件，通常這個頭文件名字叫做FreeRTOSConfig.h。其中，configTICK_RATE_HZ配置選項的值表示每秒鐘系統時鐘節拍（tick）的數量。configTICK_RATE_HZ的值一般默認被設置為1000，表示系統時鐘每秒產生1000個tick，即每個tick的時間間隔為1毫秒，此時osDelay對單個任務延時的時間長度和HAL_Delay近似。