FreeRTOS 消息队列

1万 · 2018-9-12 21:15

函数描述：
函数 xEventGroupSetBitsFromISR，用于设置指定的事件标志位为 1。（中断方式）
 第 1 个参数是事件标志组句柄。
 第 2 个参数表示 24 个可设置的事件标志位，EventBits_t 是定义的 32 位变量（详解 18.1.2 小节说
明），低 24 位用于事件标志设置。变量 uxBitsToSet 的低 24 位的某个位设置为 1，那么被设置的
事件标志组的相应位就设置为 1。变量 uxBitsToSet 设置为 0 的位对事件标志相应位没有影响。比
如设置变量 uxBitsToSet = 0x0003 就表示将事件标志的位 0 和位 1 设置为 1，其余位没有变化。
 第 3 个参数用于保存是否有高优先级任务准备就绪。如果函数执行完毕后，此参数的数值是 pdTRUE，
说明有高优先级任务要执行，否则没有。
 返回值，如果消息成功发送给 daemon 任务（就是 FreeRTOS 的定时器任务）返回 pdPASS，否则
返回 pdFAIL，另外 daemon 任务中的消息队列满了也会返回 pdFAIL。

1万 · 2018-9-12 21:15

使用这个函数要注意以下问题：
1. 使用前一定要保证事件标志已经通过函数 xEventGroupCreate 创建了。同时要在 FreeRTOSConfig.h
文件中使能如下三个宏定义：
#define INCLUDE_xEventGroupSetBitFromISR 1
#define configUSE_TIMERS 1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 1

1万 · 2018-9-12 21:15

2. 函数 xEventGroupSetBitsFromISR 是用于中断服务程序中调用的，故不可以在任务代码中调用此函
数，任务代码中使用的是 xEventGroupSetBits。
3. 函数 xEventGroupSetBitsFromISR 对事件标志组的操作是不确定性操作，因为不知道当前有多少个
任务在等待此事件标志。而 FreeRTOS 不允许在中断服务程序和临界段中执行不确定性操作。为了不
在中断服务程序中执行，就通过此函数给 FreeRTOS 的 daemon 任务（就是 FreeRTOS 的定时器任
务）发送消息，在 daemon 任务中执行事件标志的置位操作。同时也为了不在临界段中执行此不确定
操作，将临界段改成由调度锁来完成。这样不确定性操作在中断服务程序和临界段中执行的问题就都
得到解决了。

1万 · 2018-9-12 21:16

4. 由于函数 xEventGroupSetBitsFromISR 对事件标志的置位操作是在 daemon 任务里面执行的，如果
想让置位操作立即生效，即让等此事件标志的任务能够得到及时执行，需要设置 daemon 任务的优先
级高于使用此事件标志组的所有其它任务。

1万 · 2018-9-12 21:16

5. 通过下面的使用举例重点看一下函数 xEventGroupSetBitsFromISR 第三个参数的规范用法，初学者务
必要注意。

1万 · 2018-9-12 21:17

1万 · 2018-9-12 21:17

函数 xEventGroupWaitBits
函数原型：
EventBits_t xEventGroupWaitBits(
const EventGroupHandle_t xEventGroup, /* 事件标志组句柄 */
const EventBits_t uxBitsToWaitFor, /* 等待被设置的事件标志位 */
const BaseType_t xClearOnExit, /* 选择是否清零被置位的事件标志位 */
const BaseType_t xWaitForAllBits, /* 选择是否等待所有标志位都被设置 */
TickType_t xTicksToWait ); /* 设置等待时间 */
函数描述：
函数 xEventGroupWaitBits 等待事件标志被设置。
 第 1 个参数是事件标志组句柄。
 第 2 个参数表示等待 24 个事件标志位中的指定标志，EventBits_t 是定义的 32 位变量（详解 18.1.2
小节说明），低 24 位用于事件标志设置。比如设置变量 uxBitsToWaitFor = 0x0003 就表示等待事
件标志的位 0 和位 1 设置为 1。此参数切不可设置为 0。
 第 3 个参数选择是否清除已经被置位的事件标志，如果这个参数设置为 pdTRUE，且函数
xEventGroupWaitBits 在参数 xTicksToWait 设置的溢出时间内返回，那么相应被设置的事件标志
位会被清零。如果这个参数设置为 pdFALSE，对已经被设置的事件标志位没有影响。
 第 4 个参数选择是否等待所有的标志位都被设置，如果这个参数设置为 pdTRUE，要等待第 2 个参
数 uxBitsToWaitFor 所指定的标志位全部被置 1，函数才可以返回。当然，超出了在参数
xTicksToWait 设置的溢出时间也是会返回的。如果这个参数设置为 pdFALSE，第 2 个参数
uxBitsToWaitFor 所指定的任何标志位被置 1，函数都会返回，超出溢出时间也会返回。
 第 5 个参数设置等待时间，单位时钟节拍周期。如果设置为 portMAX_DELAY，表示永久等待。
 返回值，由于设置的时间超时或者指定的事件标志位被置 1，导致函数退出时返回的事件标志组数值。

1万 · 2018-9-12 21:17

使用这个函数要注意以下问题：
1. 此函数切不可在中断服务程序中调用。
2. 这里再着重说明下这个函数的返回值，通过返回值用户可以检测是哪个事件标志位被置 1 了。
 如果由于设置的等待时间超时，函数的返回值可能会有部分事件标志位被置 1。
 如果由于指定的事件标志位被置1而返回，并且设置了这个函数的参数xClearOnExit为pdTRUE，
那么此函数的返回值是清零前的事件标志组数值。
另外，调用此函数的任务在离开阻塞状态到退出函数 xEventGroupWaitBits 之间这段时间，如果一个
高优先级的任务抢占执行了，并且修改了事件标志位，那么此函数的返回值会跟当前的事件标志组数
值不同。

1万 · 2018-9-12 21:18

static void AppTaskCreate(void)
{

      xTaskCreate(vTaskWork,    /* 任务函数  */
               "vTaskWork",       /* 任务名 */
               512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
               NULL,                /* 任务参数  */
               1,                   /* 任务优先级*/
               &xHandleTaskWork );  /* 任务句柄  */

xTaskCreate( vTaskLed1,          /* 任务函数  */
               "vTaskLed1",       /* 任务名 */
               512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
               NULL,             /* 任务参数  */
               2,                /* 任务优先级*/
               &xHandleTaskLED1); /* 任务句柄  */

xTaskCreate( vTaskBeep,          /* 任务函数  */
               "vTaskBeep",          /* 任务名 */
               512,                   /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
               NULL,                /* 任务参数  */
               3,                      /* 任务优先级*/
               &xHandleTaskBeep );  /* 任务句柄  */

}

1万 · 2018-9-12 21:18

/*********************************************************************************
  * @ 函数名  ： vTaskBeep
  * @ 功能说明： Beep 任务
  * @ 参数： pvParameters，当任务创建的时候传进来，可以没有
  * @ 返回值  ：无
  ********************************************************************************/
void vTaskBeep(void *pvParameters)
{
      EventBits_t uxBits;
      const TickType_t xTicksToWait = 5000; /* 最大延迟100ms */

while(1)
{
      /* 等K1按键按下设置bit0和K2按键按下设置bit1 */
      uxBits = xEventGroupWaitBits(xCreatedEventGroup, /* 事件标志组句柄 */
                                 BIT_ALL,          /* 等待bit0和bit1被设置 */
                                 pdTRUE,          /* 退出前bit0和bit1被清除，这里是bit0和bit1都被设置才表示“退出”*/
                                 pdTRUE,          /* 设置为pdTRUE表示等待bit1和bit0都被设置*/
                                 xTicksToWait);    /* 等待延迟时间 */

      if((uxBits & BIT_ALL) == BIT_ALL)
      {
         /* 接收到bit1和bit0都被设置的消息 */
         printf("接收到bit0和bit1都被设置的消息\r\n");
      }
      else
      {
         /* 超时，另外注意仅接收到一个按键按下的消息时，变量uxBits的相应bit也是被设置的 */
         BEEP_TOGGLE;
      }
}
}

1万 · 2018-9-12 21:19

/***按键处理任务***/

static void vTaskWork(void *pvParameters)
{

EventBits_t uxBits;

while(1)
{


      if (key1_flag==1)
      {
         key1_flag=0;
                     /* 设置事件标志组的bit0 */
                  uxBits = xEventGroupSetBits(xCreatedEventGroup, BIT_0);
                  if((uxBits & BIT_0) != 0)
                  {
                     printf("K1键按下，事件标志的bit0被设置\r\n");
                  }
                  else
                  {
                     printf("K1键按下，事件标志的bit0被清除，说明任务vTaskBeep已经接受到bit0和bit1被设置的情况\r\n");
                  }
      }
      if(key2_flag==1)
      {
                  key2_flag=0;
                  uxBits = xEventGroupSetBits(xCreatedEventGroup, BIT_1);
                  if((uxBits & BIT_1) != 0)
                  {
                     printf("K2键按下，事件标志的bit1被设置\r\n");
                  }
                  else
                  {
                     printf("K2键按下，事件标志的bit1被清除，说明任务vTaskBeep已经接受到bit0和bit1被设置的情况\r\n");
                  }

      }


      vTaskDelay(20);
}
}

1万 · 2018-9-12 21:19

创建的任务，按键处理优先级低于事件等待的Beep任务，先按下K1，再按K2，打印如下：

1万 · 2018-9-12 21:19

第一个输出毫无疑问，第二行，由于事件等待Beep优先级大于按键处理，所以当K2按下之后，调度器首先回到高优先级的任务Beep，打印出此时K1，K2都被按下以致bit0和bit1被置位的消息，在Beep任务中调用xEventGroupWaitBits函数后，这两个置为1的位bit1和bit0会被清零，此时，调度器再次回到低优先级的按键处理任务时，xEventGroupSetBits的返回值已经更新成清零值，故第三行打印清除的消息。

现在，我们把按键处理的优先级设置成为高于Beep任务的，打印输出如下：

1万 · 2018-9-12 21:20

第一个输出也毫无疑问，按下K1，bit0被置位，当我按下K2的时候，此时调度器不会马上返回低优先级的Beep任务，而会继续执行自身（此实验设置按键处理最高优先级）直到被阻塞，所以会有第二行的打印，但是，注意，第二行按下K2的打印却依旧显示的是被清除了，因为在Beep任务中使用了事件等待，而K2按下的时候，freertos操作系统会知道等待两个按键按下的事件已经触发了，此时，在按键处理任务中，xEventGroupSetBits的返回值，也不是当前获取的置位值了，而是经过xEventGroupSetBits函数自动清零之后的值，所以第二行打印的是清零消息，第三行打印都被置位，为什么不是清零？因为此时的xEventGroupWaitBits返回值是清零前的事件标志组数值。

1万 · 2018-9-12 21:20

能你觉得有点奇怪， xEventGroupSetBits函数本就是置位信息的功能，居然还要受xEventGroupWaitBits函数和调用形式影响，哪怕调用xEventGroupWaitBits函数的任务优先级还是低于我们的按键任务的（但是事件标志的设置让低优先级的任务离开了阻塞态（只要离开了阻塞态，返回值就会更新），在就绪态，只是被高优先级任务抢占了），但是，正是因为这样，我们真正实时传递了事件信息啊。试想，要是我的两个按键事件都已经触发了，而我在按键处理任务中还不能立即知道，这样的实时性显然是不满足需求的。就连裸机中，我们通过中断改变一个元素的值，一定是中断改变之后，这个值在被任何使用的时候都已经更新，所以，作为实时操作系统，freertos这样的行为也就可以理解了。

1万 · 2018-9-12 21:20

中断方式不再演示，只是需要在中断服务函数中使用xEventGroupSetBitsFromISR，使用方式如下：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: TIM_CallBack1和TIM_CallBack2
* 功能说明: 定时器中断的回调函数，此函数被bsp_StartHardTimer所调用。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void TIM_CallBack1(void)
{
BaseType_t xResult;
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

/* 向任务vTaskBeep发送事件标志 */
xResult = xEventGroupSetBitsFromISR(xCreatedEventGroup, /* 事件标志组句柄 */
                                    BIT_0 ,          /* 设置bit0 */
                                    &xHigherPriorityTaskWoken );

/* 消息被成功发出 */
if( xResult != pdFAIL )
{
      /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
      portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
}

1万 · 2018-9-13 07:23

感谢楼主很详细