前言

注：本文介紹任務(wù)通知的基礎(chǔ)知識(shí)，詳細(xì)源碼分析見FreeRTOS進(jìn)階任務(wù)通知示例分析

每個(gè)RTOS任務(wù)都有一個(gè)32位的通知值，任務(wù)創(chuàng)建時(shí)，這個(gè)值被初始化為0。RTOS任務(wù)通知相當(dāng)于直接向任務(wù)發(fā)送一個(gè)事件，接收到通知的任務(wù)可以解除阻塞狀態(tài)，前提是這個(gè)阻塞事件是因等待通知而引起的。發(fā)送通知的同時(shí)，也可以可選的改變接收任務(wù)的通知值。

可以通過(guò)下列方法向接收任務(wù)更新通知：

• 不覆蓋接收任務(wù)的通知值
• 覆蓋接收任務(wù)的通知值
• 設(shè)置接收任務(wù)通知值的某些位
• 增加接收任務(wù)的通知值

相對(duì)于用前必須分別創(chuàng)建隊(duì)列、二進(jìn)制信號(hào)量、計(jì)數(shù)信號(hào)量或事件組的情況，使用任務(wù)通知顯然更靈活。更好的是，相比于使用信號(hào)量解除任務(wù)阻塞，使用任務(wù)通知可以快45%、使用更少的RAM（使用GCC編譯器，-o2優(yōu)化級(jí)別）。

使用API函數(shù)xTaskNotify()和xTaskNotifyGive()（中斷保護(hù)等價(jià)函數(shù)為xTaskNotifyFromISR()和vTaskNotifyGiveFromISR()）發(fā)送通知，在接收RTOS任務(wù)調(diào)用API函數(shù)xTaskNotifyWait()或ulTaskNotifyTake()之前，這個(gè)通知都被保持著。如果接收RTOS任務(wù)已經(jīng)因?yàn)榈却ㄖM(jìn)入阻塞狀態(tài)，則接收到通知后任務(wù)解除阻塞并清除通知。

RTOS任務(wù)通知功能默認(rèn)是使能的，可以通過(guò)在文件FreeRTOSConfig.h中設(shè)置宏configUSE_TASK_NOTIFICATIONS為0來(lái)禁止這個(gè)功能，禁止后每個(gè)任務(wù)節(jié)省8字節(jié)內(nèi)存。

雖然RTOS任務(wù)通知速度更快并且占用內(nèi)存更少，但它也有一些限制：

只能有一個(gè)任務(wù)接收通知事件。

接收通知的任務(wù)可以因?yàn)榈却ㄖM(jìn)入阻塞狀態(tài)，但是發(fā)送通知的任務(wù)即便不能立即完成通知發(fā)送也不能進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

1.發(fā)送通知-方法1

1.1函數(shù)描述

         BaseType_t xTaskNotify( TaskHandle_txTaskToNotify,
                         uint32_t ulValue,
                         eNotifyAction eAction);

向指定任務(wù)發(fā)送指定的通知值。如果打算使用RTOS任務(wù)通知實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的二進(jìn)制或計(jì)數(shù)信號(hào)量，推薦使用API函數(shù)xTaskNotifyGive()來(lái)代替本函數(shù)。

此函數(shù)不可以在中斷服務(wù)例程中調(diào)用，中斷保護(hù)等價(jià)函數(shù)為xTaskNotifyFromISR()。

1.2參數(shù)描述

xTaskToNotify：被通知的任務(wù)句柄。

ulValue：通知更新值eAction：枚舉類型，指明更新通知值的方法

枚舉變量成員以及作用如下表所示。

1.3返回值

參數(shù)eAction為eSetValueWithoutOverwrite時(shí)，如果被通知任務(wù)還沒(méi)取走上一個(gè)通知，又接收到了一個(gè)通知，則這次通知值未能更新并返回pdFALSE，否則返回pdPASS。

2.發(fā)送通知-方法2

2.1函數(shù)描述

BaseType_t xTaskNotifyGive(TaskHandle_t xTaskToNotify );

其實(shí)這是一個(gè)宏，本質(zhì)上相當(dāng)于xTaskNotify( ( xTaskToNotify ), ( 0 ), eIncrement )?？梢允褂迷揂PI函數(shù)代替二進(jìn)制或計(jì)數(shù)信號(hào)量，但速度更快。在這種情況下，應(yīng)該使用API函數(shù)ulTaskNotifyTake()來(lái)等待通知，而不應(yīng)該使用API函數(shù)xTaskNotifyWait()。

此函數(shù)不可以在中斷服務(wù)例程中調(diào)用，中斷保護(hù)等價(jià)函數(shù)為vTaskNotifyGiveFromISR()。

2.2參數(shù)描述

xTaskToNotify：被通知的任務(wù)句柄。

2.3用法舉例

staticvoid prvTask1( void *pvParameters );
staticvoid prvTask2( void *pvParameters );
/* 保存任務(wù)句柄 */
staticTaskHandle_t xTask1 = NULL, xTask2 = NULL;
/* 創(chuàng)建兩個(gè)任務(wù)，它們之間反復(fù)發(fā)送通知，啟動(dòng)RTOS調(diào)度器*/
voidmain( void )
{
    xTaskCreate( prvTask1, "Task1",200, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xTask1 );
    xTaskCreate( prvTask2, "Task2",200, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xTask2 );
    vTaskStartScheduler();
}
/*-----------------------------------------------------------*/
staticvoid prvTask1( void *pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        /*向prvTask2(),發(fā)送通知，使其解除阻塞狀態(tài) */
        xTaskNotifyGive( xTask2 );
 
        /* 等待prvTask2()的通知，進(jìn)入阻塞 */
        ulTaskNotifyTake( pdTRUE, portMAX_DELAY);
    }
}
/*-----------------------------------------------------------*/
staticvoid prvTask2( void *pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        /* 等待prvTask1()的通知，進(jìn)入阻塞 */
        ulTaskNotifyTake( pdTRUE, portMAX_DELAY);
        /*向prvTask1(),發(fā)送通知，使其解除阻塞狀態(tài) */
        xTaskNotifyGive( xTask1 );
    }
}

3.獲取通知

3.1函數(shù)描述

         uint32_t ulTaskNotifyTake( BaseType_txClearCountOnExit,
                            TickType_txTicksToWait );

ulTaskNotifyTake()是專門為使用更輕量級(jí)更快的方法來(lái)代替二進(jìn)制或計(jì)數(shù)信號(hào)量而量身打造的。FreeRTOS獲取信號(hào)量的API函數(shù)為xSemaphoreTake()，可以使用ulTaskNotifyTake()函數(shù)等價(jià)代替。

當(dāng)一個(gè)任務(wù)使用通知值來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制或計(jì)數(shù)信號(hào)量時(shí)，其它任務(wù)或者中斷要使用API函數(shù)xTaskNotifyGive()或者使用參數(shù)eAction為eIncrement的API函數(shù)xTaskNotify()。推薦使用xTaskNotifyGive()函數(shù)（其實(shí)是個(gè)宏，我們這里把它看作一個(gè)API函數(shù)）。另外需要注意的是，如果在中斷中使用，要使用它們的中斷保護(hù)等價(jià)函數(shù)：vTaskNotifyGiveFromISR()和xTaskNotifyFromISR()。

API函數(shù)xTaskNotifyTake()有兩種方法處理任務(wù)的通知值，一種方法是在函數(shù)退出時(shí)將通知值清零，這種方法適用于實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)量；另外一種方法是在函數(shù)退出時(shí)將通知值減1，這種方法適用于實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)信號(hào)量。

如果RTOS任務(wù)的通知值為0，使用xTaskNotifyTake()可以可選的使任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到該任務(wù)的通知值不為0。進(jìn)入阻塞的任務(wù)不消耗CPU時(shí)間。

3.2參數(shù)描述

xClearCountOnExit：如果該參數(shù)設(shè)置為pdFALSE，則API函數(shù)xTaskNotifyTake()退出前，將任務(wù)的通知值減1；如果該參數(shù)設(shè)置為pdTRUE，則API函數(shù)xTaskNotifyTake()退出前，將任務(wù)通知值清零。

xTicksToWait：因等待通知而進(jìn)入阻塞狀態(tài)的最大時(shí)間。時(shí)間單位為系統(tǒng)節(jié)拍周期。宏pdMS_TO_TICKS用于將指定的毫秒時(shí)間轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的系統(tǒng)節(jié)拍數(shù)。

3.3返回值

返回任務(wù)的當(dāng)前通知值，為0或者為調(diào)用API函數(shù)xTaskNotifyTake()之前的通知值減1。

3.4用法舉例

/* 中斷處理程序。*/
voidvANInterruptHandler( void )
{
BaseType_txHigherPriorityTaskWoken;
    prvClearInterruptSource();
     /* xHigherPriorityTaskWoken必須被初始化為pdFALSE。如果調(diào)用vTaskNotifyGiveFromISR()會(huì)解除vHandlingTask任務(wù)的阻塞狀態(tài)，并且vHandlingTask任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前處于運(yùn)行狀態(tài)的任務(wù)，則xHigherPriorityTaskWoken將會(huì)自動(dòng)被設(shè)置為pdTRUE。*/
    xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
    /*向一個(gè)任務(wù)發(fā)送通知，xHandlingTask是該任務(wù)的句柄。*/
    vTaskNotifyGiveFromISR( xHandlingTask,&xHigherPriorityTaskWoken );
    /* 如果xHigherPriorityTaskWoken為pdTRUE，則強(qiáng)制上下文切換。這個(gè)宏的實(shí)現(xiàn)取決于移植層，可能會(huì)調(diào)用portEND_SWITCHING_ISR */
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken );
}
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/* 一個(gè)因?yàn)榈却ㄖ枞娜蝿?wù)。*/
voidvHandlingTask( void *pvParameters )
{
BaseType_txEvent;
    for( ;; )
    {
        /*等待通知，無(wú)限期阻塞。參數(shù)pdTRUE表示函數(shù)退出前會(huì)清零通知值。這顯然是用于替代二進(jìn)制信號(hào)量的用法。需要注意的是，真實(shí)的程序一般不會(huì)無(wú)限期阻塞。*/
        ulTaskNotifyTake( pdTRUE, portMAX_DELAY);
        /* 當(dāng)處理完所有事件后，仍然等待下一個(gè)通知*/
        do
        {
            xEvent = xQueryPeripheral();
            if( xEvent != NO_MORE_EVENTS )
            {
                vProcessPeripheralEvent( xEvent);
            }
        } while( xEvent != NO_MORE_EVENTS );
    }
}

4.等待通知

4.1函數(shù)描述

         BaseType_t xTaskNotifyWait( uint32_tulBitsToClearOnEntry,
                             uint32_tulBitsToClearOnExit,
                             uint32_t*pulNotificationValue,
                             TickType_txTicksToWait );

如果打算使用RTOS任務(wù)通知實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的二進(jìn)制或計(jì)數(shù)信號(hào)量，推薦使用API函數(shù)ulTaskNotifyTake()來(lái)代替本函數(shù)。

4.2參數(shù)描述

ulBitsToClearOnEntry：在使用通知之前，先將任務(wù)的通知值與參數(shù)ulBitsToClearOnEntry的按位取反值按位與操作。設(shè)置參數(shù)ulBitsToClearOnEntry為0xFFFFFFFF(ULONG_MAX)，表示清零任務(wù)通知值。

ulBitsToClearOnExit：在函數(shù)xTaskNotifyWait()退出前，將任務(wù)的通知值與參數(shù)ulBitsToClearOnExit的按位取反值按位與操作。

設(shè)置參數(shù)ulBitsToClearOnExit為0xFFFFFFFF(ULONG_MAX)，表示清零任務(wù)通知值。

pulNotificationValue：用于向外回傳任務(wù)的通知值。這個(gè)通知值在參數(shù)ulBitsToClearOnExit起作用前將通知值拷貝到*pulNotificationValue中。如果不需要返回任務(wù)的通知值，這里設(shè)置成NULL。

xTicksToWait：因等待通知而進(jìn)入阻塞狀態(tài)的最大時(shí)間。時(shí)間單位為系統(tǒng)節(jié)拍周期。宏pdMS_TO_TICKS用于將指定的毫秒時(shí)間轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的系統(tǒng)節(jié)拍數(shù)。

4.3返回值

如果接收到通知，返回pdTRUE，如果API函數(shù)xTaskNotifyWait()等待超時(shí)，返回pdFALSE。

4.4用法舉例

/*這個(gè)任務(wù)使用任務(wù)通知值的位來(lái)傳遞不同的事件，這在某些情況下可以代替事件組。*/
voidvAnEventProcessingTask( void *pvParameters )
{
uint32_tulNotifiedValue;
    for( ;; )
    {
        /*等待通知，無(wú)限期阻塞（沒(méi)有超時(shí)，所以不用檢查函數(shù)返回值）。其它任務(wù)或者中斷設(shè)置的通知值中的不同位表示不同的事件。參數(shù)0x00表示使用通知前不清除任務(wù)的通知值位，參數(shù)ULONG_MAX 表示函數(shù)xTaskNotifyWait()退出前將任務(wù)通知值設(shè)置為0*/
        xTaskNotifyWait( 0x00, ULONG_MAX,&ulNotifiedValue, portMAX_DELAY );
 
        /*根據(jù)通知值處理事件*/
        if( ( ulNotifiedValue & 0x01 ) != 0)
        {
            prvProcessBit0Event();
        }
        if( ( ulNotifiedValue & 0x02 ) != 0)
        {
            prvProcessBit1Event();
        }
        if( ( ulNotifiedValue & 0x04 ) != 0)
        {
            prvProcessBit2Event();
        }
        /* ……*/
    }
}

5.任務(wù)通知并查詢

5.1函數(shù)描述

         BaseType_t xTaskNotifyAndQuery(TaskHandle_t xTaskToNotify,
                                 uint32_tulValue,
                                 eNotifyActioneAction,
                                 uint32_t*pulPreviousNotifyValue );

此函數(shù)與任務(wù)通知API函數(shù)xTaskNotify()非常像，只不過(guò)此函數(shù)具有一個(gè)附加參數(shù)，用來(lái)回傳任務(wù)當(dāng)前的通知值，然后根據(jù)參數(shù)ulValue和eAction更新任務(wù)的通知值。

此函數(shù)不能在中斷服務(wù)例程中使用，在中斷服務(wù)例程中使用xTaskNotifyAndQueryFromISR()函數(shù)。

5.2參數(shù)描述

xTaskToNotify：被通知的任務(wù)句柄。

ulValue：通知更新值

eAction：枚舉類型，指明更新通知值的方法，枚舉變量成員以及作用見xTaskNotify()一節(jié)。

pulPreviousNotifyValue：回傳未被更新的任務(wù)通知值。如果不需要回傳未被更新的任務(wù)通知值，這里設(shè)置為NULL，這樣就等價(jià)于調(diào)用xTaskNotify()函數(shù)。

5.3返回值

參數(shù)eAction為eSetValueWithoutOverwrite時(shí)，如果被通知任務(wù)還沒(méi)取走上一個(gè)通知，又接收到了一個(gè)通知，則這次通知值未能更新并返回pdFALSE，否則返回pdPASS。

以上就是FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的任務(wù)通知方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于FreeRTOS任務(wù)通知方法的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評(píng)論