单片机FreeRTOS系统中，CPU计算的延时函数

在 FreeRTOS 系统中，如果需要实现一个 CPU 计算的延时函数（即忙等待延时，不释放 CPU 资源），通常不建议直接使用空循环来实现，因为这会导致 CPU 资源被浪费，无法让其他任务运行。FreeRTOS 是一个多任务系统，设计目标是高效利用 CPU 资源。

不过，如果你确实需要实现一个 短时间的 CPU 计算延时（例如在硬件初始化或某些特殊场景下），可以使用空循环来实现。以下是一个简单的实现方法：

1. 简单的 CPU 计算延时函数

void cpu_delay_us(uint32_t microseconds) {
    uint32_t count = microseconds * (SystemCoreClock / 1000000); // 计算需要的循环次数
    for (volatile uint32_t i = 0; i < count; i++); // 空循环实现延时
}

• 参数：

  • microseconds：需要延时的微秒数。

• 实现原理：

  • 根据 CPU 的主频（SystemCoreClock）计算出需要执行的空循环次数。

  • 通过空循环占用 CPU 时间，实现延时。

2. 注意事项

1. CPU 主频：

   • SystemCoreClock 是 CPU 的主频（单位：Hz），需要根据具体的单片机型号和时钟配置设置。

   • 例如，如果 CPU 主频是 72MHz，则 SystemCoreClock = 72000000。

2. 延时精度：

   • 这种延时方法的精度取决于 CPU 主频和编译器优化。

   • 如果编译器优化过高，可能会将空循环优化掉，导致延时失效。可以通过 volatile 关键字防止优化。

3. 适用场景：

   • 这种延时方法适用于 短时间的忙等待延时（通常不超过几毫秒）。

   • 对于较长的延时，建议使用 FreeRTOS 的 vTaskDelay() 或 vTaskDelayUntil()，以避免浪费 CPU 资源。

3. 示例代码

以下是一个完整的示例代码，结合 FreeRTOS 任务和 CPU 计算延时：

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "stm32f4xx.h" // 假设使用 STM32F4 系列单片机

// CPU 计算延时函数
void cpu_delay_us(uint32_t microseconds) {
    uint32_t count = microseconds * (SystemCoreClock / 1000000); // 计算需要的循环次数
    for (volatile uint32_t i = 0; i < count; i++); // 空循环实现延时
}

// 任务函数
void vTaskExample(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 任务逻辑
        printf("Task is running...\n");

        // CPU 计算延时 1000us（1ms）
        cpu_delay_us(1000);

        // 使用 FreeRTOS 延时函数延时 1000ms（1秒）
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }
}

int main(void) {
    // 初始化系统时钟
    SystemCoreClockUpdate();

    // 创建任务
    xTaskCreate(vTaskExample, "TaskExample", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL);

    // 启动调度器
    vTaskStartScheduler();

    // 如果调度器启动失败，进入死循环
    for (;;);
}

4. 替代方案

如果不需要精确的 CPU 计算延时，建议使用 FreeRTOS 提供的延时函数（如 vTaskDelay() 或 vTaskDelayUntil()），这些函数会让出 CPU 资源，供其他任务运行。

例如：

vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1)); // 延时 1ms

5. 总结

• CPU 计算延时函数适用于 短时间的忙等待延时，但会浪费 CPU 资源。

• 在 FreeRTOS 中，建议优先使用 vTaskDelay() 或 vTaskDelayUntil() 实现延时。

• 如果需要精确的短时间延时，可以使用空循环实现，但要注意防止编译器优化。