一、  概述

目前车载应用中有不少应用会用到 RTOS，其中 FreeRTOS 作为主流的 RTOS，具有开源、体积小、可移植等特点，在 RTOS 开发中，通过统计 CPU 占有率可以知道当前系统资源是否紧张，另外还可以了解每个任务的占有率，对于了解怎个系统的运行状态有很大的参考意义，SemiDrive E3 系列 MCU 作为国产的车规级 MCU 芯片，满足 ASIL-D 安全等级、主频高达 600 MHz，性能强大，已经开始在车载市场上大量使用，本文将基于SemiDrive E3 平台介绍如何在 FreeRTOS 系统统计 CPU 占有率，具体内容包括前期的软硬件准备以及具体的操作步骤。

二、  软硬件准备

2.1. 硬件准备

（1）SemiDrive E3110  官方开发板

                                                   图 2.1 E3110 官方开发板

（2）Micro USB 数据线

                                          图 2.2 Micro USB 数据线

（3）5V 电源适配器

                                              图 2.3 5V 电源适配器

（4）Jlink 调试器，推荐使用 V11 版本

                                                             图 2.4 Jlink 烧录器

2.2 软件准备

（1）SSDK PTG3.0，可以从芯驰的线上支持系统申请获取，官网地址如下：https://support.semidrive.com/

                                                       图 2.5 SSDK PTG3.0 官网下载

（2）串口调试工具，例如 Putty

                                                    图 2.6 Putty 软件界面

三、  操作步骤

在介绍操作步骤之前先简单介绍下 CPU 占有率的概念，我们知道 CPU 在同一个时刻只能执行一个任务，而操作系统通过任务调度实现不同任务间的切换，时间片是任务执行时间的最小单位，用户可以根据实际场景配置时间片的大小，操作系统在运行中会统计每个任务运行所占用时间片的数量，该任务占有的时间片数量除以总的时间片数量即是该任务的 CPU 占有率，用户定义的所有任务的占有率相加就是 CPU 占有率，因为操作系统自身会建立一个空闲任务，因此我们可以通过统计空闲任务的 CPU 占有率来算出 CPU 的占有率。例如，用户建立了两个任务，系统开始运行到当前时刻总共 20s，任务 1 总共占用了 10 s，任务 2 总共占用了 5 s，空闲任务占用了 5s，因此当前 CPU 占有率为 100% - (5/20) x 100% = 75%。

下面以 E3110 开发板为例介绍如何获取 CPU 占有率，代码将基于 SDK 中的 FreeRTOS 例程进行修改，通过串口打印出 CPU 占有率。工程的路径如下：E3_SSDK_PTG3.0_Source_Code\ssdk\boards\e3_176_ref\app_demo\FreeRTOS

（1）通过一个高精度的硬件定时器以及一个外部变量进行时间的统计，通常将定时器的频率设置为 FreeRTOS 系统节拍频率的 10 倍以上，例如系统节拍是 1000 HZ，则定时器频率可以设置为 10000 HZ。首先在工程中添加 eTimer 定时器的驱动文件，驱动文件的路径位于：E3_SSDK_PTG3.0_Source_Code\ssdk\drivers\source\etimer

                                                                      图 3.1 添加定时器的驱动文件

接着在 main.c 添加 etimer 的相关代码，具体如下图所示:

                                                                       图 3.2 eTimer 相关代码

其中需要定义两个变量 cpu_run_time_cnt 和 cpu，cpu_run_time_cnt 用于统计系统时间，而 cpu 则用于统计 CPU 占有率。

（2）修改 FreeRTOSConfig.h 文件，要统计 CPU 任务的信息，我们需要使用 FreeRTOS 提供的接口 vTaskList 和 vTaskGetRunTimeStats，前者会获取所有任务的运行信息，包括任务名称、任务状态、任务优先级、任务堆栈等信息，而后者会获取所有任务的 CPU 占有率。要使用这两个接口，需要将相关宏打开，具体如下：

                                             图 3.3 修改 FreeRTOSConfig.h

    （3）修改 vTaskGetRunTimeStats 函数，添加获取 CPU 占有率的相关代码，如下图所示。

                                          图 3.4 修改 vTaskGetRunTimeStats 函数

（4）在 main.c 中添加一个任务用于获取任务信息并通过串口打印

                                                  图 3.5 添加任务打印任务信息

（5）编译工程，接上 USB 串口，在线调试运行代码，可以看到每隔 1s 打印一次任务的信息，可以看到总共有 5 个任务，其中有 3 个任务是用户创建的，有两个是系统创建的任务，分别为空闲任务和定时器任务，可以看到 CPU 占有率为 5%，而 IDLE 任务的占有率为 95%。

至此，我们便实现了在 SemiDrive E3 平台上获取 CPU 占有率的功能。

                                                     图 3.6 串口打印信息