FreeRtos学习笔记（12）systemView 分析任务调度情况

FreeRtos学习笔记（12）systemView 分析任务调度情况

使用stm32f429 + freertosV10.5.1 + systemView 3.5 + keil AC5

systemView 移植

  1. 从官网下载 systemView 软件
    在这里插入图片描述
  2. 将下面文件添加到工程中

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freertos 修改

  1. systemView 需要 FreeRTOSConfig.h 开启如下宏, 并添加头文件 “SEGGER_SYSVIEW_FreeRTOS.h”
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW         2
#define configUSE_TRACE_FACILITY               1
#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark    1
#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle         1
#define INCLUDE_eTaskGetState                  1
#define INCLUDE_pxTaskGetStackStart            1
#include "SEGGER_SYSVIEW_FreeRTOS.h"

此时工程应该可以通过编译

  1. 对freertos 的源码打补丁，来更好的适配systemView

下载对应版本的 SystemView, Target Sources，或者打开systemView软件的安装目录，找到freertos对应版本的补丁文件， 这里用的是freertosV10.4, 因此使用 Src\Sample\FreeRTOSV10.4\Patch 文件

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diff -rupN org/config/FreeRTOSConfig.h new/config/FreeRTOSConfig.h
--- org/config/FreeRTOSConfig.h	2020-12-15 19:53:08.000000000 +0100
+++ new/config/FreeRTOSConfig.h	2021-03-10 13:28:14.645130255 +0100
@@ -91,6 +91,10 @@ to exclude the API function. */#define INCLUDE_vTaskDelayUntil			1#define INCLUDE_vTaskDelay				1#define INCLUDE_eTaskGetState			1
+#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle                          1
+#define INCLUDE_pxTaskGetStackStart                             1
+
+#include "SEGGER_SYSVIEW_FreeRTOS.h"/* Cortex-M specific definitions. */#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/include/FreeRTOS.h new/FreeRTOS/Source/include/FreeRTOS.h
--- org/FreeRTOS/Source/include/FreeRTOS.h	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/include/FreeRTOS.h	2021-03-10 14:58:58.000000000 +0100
@@ -182,6 +182,10 @@#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark2    0#endif+#ifndef INCLUDE_pxTaskGetStackStart
+	#define INCLUDE_pxTaskGetStackStart 0
+#endif
+#ifndef INCLUDE_eTaskGetState#define INCLUDE_eTaskGetState    0#endif
@@ -448,6 +452,23 @@#define tracePOST_MOVED_TASK_TO_READY_STATE( pxTCB )#endif+#ifndef traceREADDED_TASK_TO_READY_STATE
+	#define traceREADDED_TASK_TO_READY_STATE( pxTCB )	traceMOVED_TASK_TO_READY_STATE( pxTCB )
+#endif
+
+#ifndef traceMOVED_TASK_TO_DELAYED_LIST
+	#define traceMOVED_TASK_TO_DELAYED_LIST()
+#endif
+
+#ifndef traceMOVED_TASK_TO_OVERFLOW_DELAYED_LIST
+	#define traceMOVED_TASK_TO_OVERFLOW_DELAYED_LIST()
+#endif
+
+#ifndef traceMOVED_TASK_TO_SUSPENDED_LIST
+	#define traceMOVED_TASK_TO_SUSPENDED_LIST( pxTCB )
+#endif
+
+#ifndef traceQUEUE_CREATE#define traceQUEUE_CREATE( pxNewQueue )#endif
@@ -696,6 +717,18 @@#define traceTASK_NOTIFY_GIVE_FROM_ISR( uxIndexToNotify )#endif+#ifndef traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER
+	#define traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER()
+#endif
+
+#ifndef traceISR_EXIT
+	#define traceISR_EXIT()
+#endif
+
+#ifndef traceISR_ENTER
+	#define traceISR_ENTER()
+#endif
+#ifndef traceSTREAM_BUFFER_CREATE_FAILED#define traceSTREAM_BUFFER_CREATE_FAILED( xIsMessageBuffer )#endif
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/include/task.h new/FreeRTOS/Source/include/task.h
--- org/FreeRTOS/Source/include/task.h	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/include/task.h	2021-03-03 10:07:46.000000000 +0100
@@ -1538,6 +1538,25 @@ UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark(*/configSTACK_DEPTH_TYPE uxTaskGetStackHighWaterMark2( TaskHandle_t xTask ) PRIVILEGED_FUNCTION;+/**
+ * task.h
+ * <PRE>uint8_t* pxTaskGetStackStart( TaskHandle_t xTask);</PRE>
+ *
+ * INCLUDE_pxTaskGetStackStart must be set to 1 in FreeRTOSConfig.h for
+ * this function to be available.
+ *
+ * Returns the start of the stack associated with xTask.  That is,
+ * the highest stack memory address on architectures where the stack grows down
+ * from high memory, and the lowest memory address on architectures where the
+ * stack grows up from low memory.
+ *
+ * @param xTask Handle of the task associated with the stack returned.
+ * Set xTask to NULL to return the stack of the calling task.
+ *
+ * @return A pointer to the start of the stack.
+ */
+uint8_t* pxTaskGetStackStart( TaskHandle_t xTask) PRIVILEGED_FUNCTION;
+/* When using trace macros it is sometimes necessary to include task.h before* FreeRTOS.h.  When this is done TaskHookFunction_t will not yet have been defined,* so the following two prototypes will cause a compilation error.  This can be
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/port.c new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/port.c
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/port.c	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/port.c	2021-03-03 10:20:34.000000000 +0100
@@ -359,13 +359,19 @@ void xPortSysTickHandler( void )uint32_t ulPreviousMask;ulPreviousMask = portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR();
+    traceISR_ENTER();{/* Increment the RTOS tick. */if( xTaskIncrementTick() != pdFALSE ){
+            traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER();/* Pend a context switch. */portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;}
+        else
+        {
+            traceISR_EXIT();
+        }}portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( ulPreviousMask );}
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/portmacro.h new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/portmacro.h
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/portmacro.h	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM0/portmacro.h	2021-03-03 10:21:08.000000000 +0100
@@ -82,7 +82,7 @@#define portNVIC_INT_CTRL_REG     ( *( ( volatile uint32_t * ) 0xe000ed04 ) )#define portNVIC_PENDSVSET_BIT    ( 1UL << 28UL )#define portYIELD()                                 vPortYield()
-    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired )    if( xSwitchRequired ) portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT
+    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired ) { if( xSwitchRequired ) { traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER(); portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT; } else { traceISR_EXIT(); } }#define portYIELD_FROM_ISR( x )                     portEND_SWITCHING_ISR( x )/*-----------------------------------------------------------*/diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c	2021-03-03 10:17:16.000000000 +0100
@@ -436,14 +436,19 @@ void xPortSysTickHandler( void )* save and then restore the interrupt mask value as its value is already* known. */portDISABLE_INTERRUPTS();
+    traceISR_ENTER();{/* Increment the RTOS tick. */if( xTaskIncrementTick() != pdFALSE ){
+            traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER();/* A context switch is required.  Context switching is performed in* the PendSV interrupt.  Pend the PendSV interrupt. */portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;}
+        else {
+            traceISR_EXIT();
+        }}portENABLE_INTERRUPTS();}
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/portmacro.h new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/portmacro.h
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/portmacro.h	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/portmacro.h	2021-03-03 10:18:26.000000000 +0100
@@ -90,7 +90,7 @@#define portNVIC_INT_CTRL_REG     ( *( ( volatile uint32_t * ) 0xe000ed04 ) )#define portNVIC_PENDSVSET_BIT    ( 1UL << 28UL )
-    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired )    if( xSwitchRequired != pdFALSE ) portYIELD()
+    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired )    { if( xSwitchRequired != pdFALSE ) { traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER(); portYIELD() } else { traceISR_EXIT(); } }#define portYIELD_FROM_ISR( x )                     portEND_SWITCHING_ISR( x )/*-----------------------------------------------------------*/diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c	2021-03-03 10:25:28.000000000 +0100
@@ -498,14 +498,20 @@ void xPortSysTickHandler( void )* save and then restore the interrupt mask value as its value is already* known. */portDISABLE_INTERRUPTS();
+    traceISR_ENTER();{/* Increment the RTOS tick. */if( xTaskIncrementTick() != pdFALSE ){
+            traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER();/* A context switch is required.  Context switching is performed in* the PendSV interrupt.  Pend the PendSV interrupt. */portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;}
+        else
+        {
+            traceISR_EXIT();
+        }}portENABLE_INTERRUPTS();}
diff -rupN org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/portmacro.h new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/portmacro.h
--- org/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/portmacro.h	2020-12-15 19:54:26.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/portmacro.h	2021-03-03 10:26:06.000000000 +0100
@@ -90,7 +90,7 @@#define portNVIC_INT_CTRL_REG     ( *( ( volatile uint32_t * ) 0xe000ed04 ) )#define portNVIC_PENDSVSET_BIT    ( 1UL << 28UL )
-    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired )    if( xSwitchRequired != pdFALSE ) portYIELD()
+    #define portEND_SWITCHING_ISR( xSwitchRequired ) { if( xSwitchRequired != pdFALSE ) { traceISR_EXIT_TO_SCHEDULER(); portYIELD(); } else { traceISR_EXIT(); } }#define portYIELD_FROM_ISR( x )                     portEND_SWITCHING_ISR( x )/*-----------------------------------------------------------*/diff -rupN org/FreeRTOS/Source/tasks.c new/FreeRTOS/Source/tasks.c
--- org/FreeRTOS/Source/tasks.c	2020-12-15 19:54:28.000000000 +0100
+++ new/FreeRTOS/Source/tasks.c	2021-03-10 14:59:11.000000000 +0100
@@ -1735,7 +1735,7 @@ static void prvAddNewTaskToReadyList( TC{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}
-
+            traceMOVED_TASK_TO_SUSPENDED_LIST(pxTCB);vListInsertEnd( &xSuspendedTaskList, &( pxTCB->xStateListItem ) );#if ( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )
@@ -3927,6 +3927,20 @@ static void prvCheckTasksWaitingTerminat#endif /* INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark *//*-----------------------------------------------------------*/+#if (INCLUDE_pxTaskGetStackStart == 1)
+	uint8_t* pxTaskGetStackStart( TaskHandle_t xTask)
+	{
+	    TCB_t *pxTCB;
+	    UBaseType_t uxReturn;
+        (void)uxReturn;
+
+		pxTCB = prvGetTCBFromHandle( xTask );
+		return ( uint8_t * ) pxTCB->pxStack;
+	}
+
+#endif /* INCLUDE_pxTaskGetStackStart */
+/*-----------------------------------------------------------*/
+#if ( INCLUDE_vTaskDelete == 1 )static void prvDeleteTCB( TCB_t * pxTCB )
@@ -5311,12 +5325,14 @@ static void prvAddCurrentTaskToDelayedLi{/* Wake time has overflowed.  Place this item in the overflow* list. */
+                    traceMOVED_TASK_TO_OVERFLOW_DELAYED_LIST();vListInsert( pxOverflowDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );}else{/* The wake time has not overflowed, so the current block list* is used. */
+                    traceMOVED_TASK_TO_DELAYED_LIST();vListInsert( pxDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );/* If the task entering the blocked state was placed at the
@@ -5345,11 +5361,13 @@ static void prvAddCurrentTaskToDelayedLiif( xTimeToWake < xConstTickCount ){
+                traceMOVED_TASK_TO_OVERFLOW_DELAYED_LIST();/* Wake time has overflowed.  Place this item in the overflow list. */vListInsert( pxOverflowDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );}else{
+                traceMOVED_TASK_TO_DELAYED_LIST();/* The wake time has not overflowed, so the current block list is used. */vListInsert( pxDelayedTaskList, &( pxCurrentTCB->xStateListItem ) );

由于使用的是STMF429 和keil 的AC5， 因此按照上述补丁文件，逐条对以下文件进行修改(由于补丁是V10.4.3的，而实际使用的freertos版本为10.5.1，因此补丁的行数信息不准确，需要根据上下文搜索确定文件修改位置)

  • config/FreeRTOSConfig.h

此文件上面已经修改过了

  • FreeRTOS/Source/include/FreeRTOS.h

在这里插入图片描述
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  • FreeRTOS/Source/include/task.h

在这里插入图片描述

  • FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/port.c

在这里插入图片描述

  • FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F/portmacro.h

  • FreeRTOS/Source/tasks.c

在这里插入图片描述
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systemView 使用

  • 配置
    systemView 可以简单看成当RTOS进行任务切换、消息队列发送接收时，会向RAM写入时间戳等信息，systemView通过jlink直接读取RAM，将RAM中的时间戳等信息翻译成图表信息。因此时间戳怎么获取是很重要的，cortex-M3/M4/M7内核中有一个DWT定时器，分辨率是系统时钟，systemView就是使用的这个定时器。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

systemView通过jlink直接读取RAM时，会从该地址开始进行查找。
在这里插入图片描述

  • 初始化
traceSTART();

打开 systemView 即可
在这里插入图片描述

  • 添加想要测量的中断
  1. 添加描述符
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
SysTick_IRQn 为15， 所以 TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQn 为 16 + 45 = 61
2. 中断服务函数中添加trace
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • 测量代码段运行时长
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

systemView 溢出

  • 提高 jlink 速度
    在这里插入图片描述

  • 增大RAM缓冲区
    在这里插入图片描述

  • 如果使用了SEGGER RTT打印log，关闭RTT打印

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