【STM32】CUBEMX下FreeRTOS 任务栈管理与栈溢出检测(CMSIS_V2接口)

一、FreeRTOS 中的栈管理机制

在 FreeRTOS 中，每个任务都会分配一个独立的栈空间用于保存局部变量、上下文等。

✅ 相关宏配置：

宏名称 含义 configMINIMAL_STACK_SIZE 最小任务栈大小（单位：words） uxTaskGetStackHighWaterMark() 获取当前任务历史上最小的剩余栈空间（越小越危险） uxTaskGetSystemState() 获取所有任务的栈使用情况 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 是否开启栈溢出检测（值为 1 或 2） configUSE_TRACE_FACILITY 开启任务信息追踪（如任务名、栈） configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 开启格式化任务状态打印支持

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二、FreeRTOS 栈溢出检测机制

🧪 启用检测：

CUBEMX配置参数：

#define configUSE_TRACE_FACILITY 1#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2

configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW ：

• 1：简单检测方法，只在任务切换时检查栈顶哨兵值是否被改写。
• 2：更强的检测方法，除了栈顶哨兵值，还检查栈底向上是否越界。

🛠 栈溢出钩子函数（CUBEMX自动生成）：

extern void MX_LWIP_Init(void);void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) *//* Hook prototypes */void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask, signed char *pcTaskName);/* USER CODE BEGIN 4 */void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask, signed char *pcTaskName){ /* Run time stack overflow checking is performed if configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW is defined to 1 or 2. This hook function is called if a stack overflow is detected. */ printf(\"\\r\\n\"); printf(\"=============================================================\\r\\n\"); printf(\"!!!!  STACK OVERFLOW DETECTED !!!!\\r\\n\"); printf(\"=============================================================\\r\\n\"); printf(\">>> Task causing overflow : %s\\r\\n\", pcTaskName); printf(\">>> Taking emergency action: system halted\\r\\n\"); printf(\"=============================================================\\r\\n\"); // 关闭中断，进入死循环 taskDISABLE_INTERRUPTS(); for (;;);}/* USER CODE END 4 */

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三、如何查看任务的剩余栈空间

使用 uxTaskGetSystemState() 和 usStackHighWaterMark 获取每个任务曾经最小剩余栈空间。

🧾 自定义打印函数：

void printTaskStackInfo(void){ TaskStatus_t taskStatusArray[24]; UBaseType_t taskCount, i; taskCount = uxTaskGetSystemState(taskStatusArray, 24, NULL); qsort(taskStatusArray, taskCount, sizeof(TaskStatus_t), compareTaskName); printf(\"\\r\\n+------------------+------------------------+------------------+\\r\\n\"); printf(\"| %-16s | %-22s | %-16s |\\r\\n\", \"任务名\", \"剩余栈空间 (words)\", \"剩余栈空间 (bytes)\"); printf(\"+------------------+------------------------+------------------+\\r\\n\"); for (i = 0; i < taskCount; i++) { const char *name = taskStatusArray[i].pcTaskName; UBaseType_t highWater = taskStatusArray[i].usStackHighWaterMark; printf(\"| %-16s | %-22u | %-16u |\\r\\n\", name, highWater, highWater * sizeof(StackType_t)); } printf(\"+------------------+------------------------+------------------+\\r\\n\");}

• 输出结果：
  

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四、FreeRTOS 任务模板函数（带栈使用示例）

void myTask(void *argument){ while (1) { // 模拟工作 vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 检查自身栈剩余空间（单位：words） UBaseType_t stackLeft = uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL); if (stackLeft < 50) // 阈值根据实际栈大小设定 { printf(\"⚠️ Warning: task \'%s\' low stack: %lu words\\r\\n\", pcTaskGetName(NULL), stackLeft); } }}

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五、建议：如何设置合适的任务栈大小？

1. 开发初期可以设得大一点，如 512 words。
2. 启动任务后运行一段时间，调用 printTaskStackInfo()。
3. 看实际 剩余栈空间，酌情缩小分配。
4. 建议保留 安全边际（>50 words），避免任务创建失败或运行中溢出。

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