笔者在最近的项目中，发现系统的响应延迟较高。经过排查，排除了单片机运行卡死的问题。
具体排查过程这里就不细致说明了，直接给出排查后原因。任务执行周期规划不合理，导致freertos队列发送接收到的命令有延迟。
为了便于理解，这里就不展示代码，直接展示一段简单的示例代码会更清晰。先看下代码的框图
上图较为清晰的说明了两个任务的功能及执行周期。下面看下具体实现的代码
void task1(void *pvParameters)
{
uint8_t data = 1;
uint16_t count = 0;
while (1)
{
if(count==0)
{
printf("task1 data: %d \r\n",data);
}
xQueueSend(txque,&data,0);
count++;
if(count>=100)
{
data++;
count = 0;
}
vTaskDelay(10);
}
}
void task2(void *pvParameters)
{
uint8_t data = 0;
static uint8_t data_old = 0;
uint32_t err =0 ;
while (1)
{
err = xQueueReceive(txque,&data,0);
if(err == pdPASS)
{
if(data!=data_old)
{
printf("task2 data: %d \r\n",data);
}
data_old = data;
}
vTaskDelay(100);
}
}
为了便于方便观察，任务1的data值，每个1s变化一次。queue长度为20。
编译运行，结果如图
处理第一次发送的1延迟了100ms左右，其他每个数据都延迟了将近2s中。这就造成了发送与接收的延迟。上文遇到的就是这个现象。原因就是发送与接收不同步，再看看下整个过程中队列内数据的变化。
第0ms，task1个空队列发送了一个1，但是此时由于task2需要延时100ms，所以等到第100ms，task2才收到task1第0ms发送的数据1.task1打印数据1
第100ms，由于task1是每隔10ms給队列发送一个1，所以此时队列中有10个1，刚好此时，任务2完成100ms延时，开始接收队列数据，就收到了第一个数据1。task2打印出数据1.
第200ms，此时task1以及向队列发送了20个1，由于在第100ms任务2接收了一个第一个数据1，所以此时队列中一共有19个1。此时task2接收到了第二个数据1. 由于值没有变化，task2不打印数据。
第220ms-999ms，此时队列中的数据全部是1，由于队列长度是20.所以第230ms的数据1实际上没有发送出去，因为队列满了。
第1000ms，此时由于task2接收到了一个数据1，队列中空出来1个位置。同时，task1中值变化为2，由于队列中空出来一位，所有任务1将数据2发送到了队列的末尾的位置。 task1打印数据2
由于队列长度为20，任务2运行周期为100ms，所以任务2要将队列中数据全部接收完毕，需要2000ms。也就是说第1000ms任务1发送的数据2，任务2在第3000ms的时候才能接收到。
通过上面的分析，可以得知，由于任务1执行的速度是任务2的10倍，所以任务2接收数据的最大延迟为20*100ms为2000ms，基本与上面的运行结果的截图一致。
经过上面的分析后，问题的根本原因是，任务1和2执行的周期不协调造成。所以修改方式也比较简单，只需要将任务1的执行周期同样改为100ms，此时最大延迟也就是100ms。相当于任务1发送数据的时候，任务2刚好完成接收进入了睡眠，只有等100ms延时之后，任务2才能接收到刚刚任务1发送的数据。
最好的解决办法是，去掉任务2的运行周期延迟，改为任务2接收队列是无限等待,任务1保持不变。只要队列中有数据，立刻接收。更改后的任务2如下：
void task2(void *pvParameters)
{
uint8_t data = 0;
static uint8_t data_old = 0;
uint32_t err =0 ;
while (1)
{
err = xQueueReceive(txque,&data,portMAX_DELAY );
if(err == pdPASS)
{
if(data!=data_old)
{
printf("task2 data: %d \r\n",data);
}
data_old = data;
}
// vTaskDelay(100);
}
}
更改后的运行结果如下图:
发送与接收实现了同步，基本没有延迟。
注意：采用队列接收无限等待的方式，会造成任务2只有在接收到了数据的时候才会运行，没有收到数据就一直睡眠。如果任务2中有其他需要定期执行的事情的时候，该方法就不合适，只能将任务的运行周期改为100ms。