FreeRTOS调度器是其核心组件之一，负责管理和调度系统中的多个任务。以下是对FreeRTOS调度器的原理和使用方法的深度解析：
原理：
- 任务创建：
使用
xTaskCreate()函数创建任务，该函数需要指定任务函数、任务名称、堆栈大小、优先级和其他参数。每个任务都有自己的堆栈空间和优先级。 - 优先级调度： FreeRTOS采用基于优先级的抢占式调度策略。每个任务都有一个优先级，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务。当一个高优先级的任务变为就绪状态时，它会立即获得CPU的控制权。
- 任务状态： 任务有多种状态，包括运行态、就绪态、阻塞态和挂起态。调度器根据任务的状态和优先级进行调度。
- 任务切换：
任务切换发生在以下几种情况：（a）高优先级任务变为就绪；（b）当前任务主动放弃CPU，如调用
vTaskDelay()或等待某个事件；（c）中断服务程序（ISR）执行完毕后返回到任务上下文。 - 内核初始化与调度开始：
调用
vTaskStartScheduler()函数初始化FreeRTOS内核并开始任务调度。这个函数会设置系统的第一个任务（通常是空闲任务），配置SysTick定时器作为时基，并启动调度循环。 - 任务上下文保存与恢复： 在任务切换时，调度器需要保存当前任务的上下文（包括CPU寄存器和堆栈内容）到任务的堆栈中，然后从下一个将要运行的任务的堆栈中恢复其上下文。
- 双堆栈指针（MSP&PSP）： 在支持ARM Cortex-M处理器的FreeRTOS实现中，使用了主堆栈指针（MSP）和进程堆栈指针（PSP）来分别处理中断和任务的上下文切换。这有助于保护任务现场和在任务之间安全地切换。
- SysTick与PendSV中断： SysTick定时器用于提供时基，并在每 tick 中断时检查是否有更高优先级的任务变为就绪。如果有，则触发任务切换。PendSV是一个低优先级的中断，用于处理那些不能在SysTick中断中完成的任务切换操作。
使用方法：
- 任务创建：
使用
xTaskCreate()函数创建任务，例如：
TaskHandle_t task_handle;
xTaskCreate(task_function, "Task Name", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, &task_handle);- 任务调度：
调用
vTaskStartScheduler()函数启动调度器：
vTaskStartScheduler();- 任务同步与通信： 使用FreeRTOS提供的同步和通信机制，如信号量、互斥锁、队列、事件组等，来协调任务之间的交互。
- 任务延迟与阻塞：
使用
vTaskDelay()函数让当前任务进入阻塞状态并等待一定时间，或者使用其他API（如xSemaphoreTake()）等待特定条件满足。 - 更改任务优先级：
使用
vTaskPrioritySet()函数动态更改任务的优先级。 - 删除任务：
使用
vTaskDelete()函数删除不再需要的任务。
通过理解这些原理和使用方法，开发者可以有效地利用FreeRTOS调度器管理多任务环境，确保系统的实时性和效率。同时，注意合理分配任务优先级、避免优先级反转和死锁等问题，以保证系统的稳定运行。
