Como Criar Tarefas e Soft Timers no FreeRTOS: Guia Prático e Didático para Sistemas Embarcados

2 – Prioridades, Stack e Boas Práticas na Criação de Tarefas

Ao criar tarefas no FreeRTOS, três decisões arquiteturais têm impacto direto na estabilidade e no determinismo do sistema: prioridade, tamanho da pilha (stack) e forma de alocação de memória. Erros nesses pontos são a principal causa de hard faults, travamentos intermitentes e comportamentos não determinísticos em sistemas embarcados com RTOS.

Prioridades de tarefas

O FreeRTOS utiliza um escalonador baseado em prioridade fixa. A regra é simples:

a tarefa pronta com maior prioridade sempre executa primeiro.

As prioridades são definidas no intervalo:

0  → prioridade mais baixa
configMAX_PRIORITIES - 1 → prioridade mais alta

Por padrão, configMAX_PRIORITIES costuma variar entre 5 e 10, dependendo da aplicação.

Exemplo típico de hierarquia de prioridades:

• Prioridade 4: tarefas de tempo crítico (controle, watchdog lógico)
• Prioridade 3: comunicação (UART, Ethernet, Wi-Fi)
• Prioridade 2: processamento de dados
• Prioridade 1: interface, LEDs, logging
• Prioridade 0: tarefas ociosas ou manutenção

Um erro comum é atribuir prioridade alta a tarefas que usam vTaskDelay() longos, o que não traz benefício algum. Prioridade alta deve ser reservada a tarefas que:

• reagem a eventos externos,
• acordam frequentemente,
• possuem requisitos temporais rígidos.

Stack de tarefas: como dimensionar corretamente

Cada tarefa no FreeRTOS possui sua própria pilha, usada para:

• variáveis locais,
• chamadas de função,
• salvamento de contexto durante context switch.

O parâmetro usStackDepth define o tamanho da pilha em palavras, não em bytes.

Exemplo:

usStackDepth = 128  // Em Cortex-M → 128 * 4 = 512 bytes

usStackDepth = 128  // Em Cortex-M → 128 * 4 = 512 bytes

Como estimar o tamanho da stack

Uma regra prática inicial:

• Tarefa simples (GPIO, delays): 128 a 256 palavras
• Tarefa com printf / HAL / drivers: 256 a 512 palavras
• Tarefa com TCP/IP, JSON, TLS: 512 a 1024 palavras ou mais

Além disso, o FreeRTOS oferece ferramentas para validação:

uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL);

uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL);

Essa função retorna a menor quantidade de stack livre já observada, permitindo ajustar o valor com base em dados reais.

Stack overflow e mecanismos de proteção

O FreeRTOS pode detectar stack overflow em tempo de execução, dependendo da configuração:

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2

E a implementação do hook:

void vApplicationStackOverflowHook(
    TaskHandle_t xTask,
    char *pcTaskName
)
{
    taskDISABLE_INTERRUPTS();
    for (;;);
}

void vApplicationStackOverflowHook(
    TaskHandle_t xTask,
    char *pcTaskName
)
{
    taskDISABLE_INTERRUPTS();
    for (;;);
}

Essa função é crítica em sistemas robustos, pois permite identificar falhas antes que causem corrupção de memória silenciosa.

Heap e criação dinâmica de tarefas

Quando xTaskCreate() é utilizado, o FreeRTOS aloca memória dinamicamente para:

• TCB (Task Control Block)
• Stack da tarefa

Isso depende diretamente do heap configurado (heap_1 a heap_5). Em aplicações modernas, heap_4 ou heap_5 são os mais recomendados por suportarem:

• liberação de memória,
• coalescência de blocos,
• menor fragmentação.

Se o heap não tiver espaço suficiente, xTaskCreate() falha silenciosamente, retornando pdFAIL.

Exemplo de verificação correta:

if (xTaskCreate(vTaskBlink, "Blink", 128, NULL, 1, NULL) != pdPASS)
{
    /* Tratar erro de criação */
}

if (xTaskCreate(vTaskBlink, "Blink", 128, NULL, 1, NULL) != pdPASS)
{
    /* Tratar erro de criação */
}

Boas práticas fundamentais

Algumas recomendações que evitam problemas clássicos:

• Nunca usar while(1) com busy wait dentro da tarefa
• Sempre usar vTaskDelay() ou mecanismos de sincronização
• Evitar printf em tarefas de alta prioridade
• Monitorar uso de stack durante o desenvolvimento
• Separar tarefas por responsabilidade (Single Responsibility Principle)

Uma arquitetura bem estruturada de tarefas torna o sistema mais previsível, escalável e fácil de manter, especialmente em projetos que envolvem comunicação, sensores e controle em tempo real.