基于freeRTOS的多任务事件传输demo

1万 · 2021-11-18 13:42

之前分享了很多关于freeRTOS的知识，那么我们怎么在实战中去写代码呢？本篇**重在对基于freeRTOS的架构代码的解析。整个功能如下图：

1万 · 2021-11-18 13:42

为什么要用freeRTOS
在实际项目中，如果程序等待一个超时事件，传统的无RTOS情况下，就只能在原地等待而不能执行其它任务，如果使用RTOS，则可以很方便的将当前任务阻塞在该事件下，然后自动去执行别的任务，这样可以高效的利用CPU了。

1万 · 2021-11-18 13:43

本帖最后由 keer_zu 于 2021-11-18 13:45 编辑

一般使用情况

我们在开发的时候，我总是在main函数看到以下的代码，这让我感觉不是很爽

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int main()

{

  xTaskCreate( vTask1, "Task 1", 1000, NULL, 1, NULL );

  xTaskCreate( vTask2, "Task 2", 1000, NULL, 1, NULL );

  xTaskCreate( vTask3, "Task 3", 1000, NULL, 2, NULL );



  vTaskStartScheduler();



  while(1);

}

然后在每个task中，一般代码会这样写

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void vTask1( void *pvParameters )

{

  volatile unsigned long ul;

  for( ;; )

  {

    xQueueSend( USART1_MSGQ, "task 1 !\n",portMAX_DELAY);

    for( ul = 0; ul < mainDELAY_LOOP_COUNT; ul++ );

  }

}

而任务之间的通信也是比较繁琐，总体来说，代码不易维护，增减一个任务的话要改的东西太多了。为此我特意设计一个框架，可以很方便的增减任务，同时任务之间通过事件队列来通信。

当然，RTOS的优势不仅仅在于此。

1万 · 2021-11-18 13:48

demo任务创建函数的封装

我们首先定义两个任务，把所有任务信息封装在taskRecord里，并且申明如下：

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#define TASK_NUM 2

//所有任务的信息

static TaskRecord taskRecord[TASK_NUM];

那么TaskRecord怎么安排呢，我们把所有的任务信息都放在结构体里。其中包括任务ID，任务任务函数taskFucn，任务名字，栈的大小stackDep，还有优先级prio，任务句柄taskHandle，任务队列queue。

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typedef struct

{

 int16_t Id;

 TaskFunction_t taskFucn;

 const char *  name;

 configSTACK_DEPTH_TYPE stackDep;

 void *  parameters;

 UBaseType_t prio;

 TaskHandle_t taskHandle;

 QueueHandle_t  queue;

} TaskRecord;

把任务中的一些参数封装起来，放在结构体TaskInitPara，其中包括了任务函数taskFucn，任务名字，栈的大小stackDep，还有优先级prio。

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typedef struct

{

  TaskFunction_t taskFucn;

  const char *  name;

  const configSTACK_DEPTH_TYPE stackDep;

  UBaseType_t prio;

} TaskInitPara;

1万 · 2021-11-18 13:49

我们做好了这些之后，就需要把结构体中的参数放到创建任务函数中，那么这个函数createTasks代码如下：

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void createTasks(TaskRecord* taskRecord, const TaskInitPara* taskIniPara, int num){

 int i;

 for(i=0;i<num;i++){

  taskRecord[i].Id = i;

  taskRecord[i].taskFucn = taskIniPara[i].taskFucn;

  taskRecord[i].name = taskIniPara[i].name;

  taskRecord[i].stackDep = taskIniPara[i].stackDep;

  taskRecord[i].parameters = &taskRecord[i];

  taskRecord[i].prio = taskIniPara[i].prio;

  

  xTaskCreate( taskRecord[i].taskFucn,

    taskRecord[i].name,

    taskRecord[i].stackDep,

    taskRecord[i].parameters,

    taskRecord[i].prio,

    &taskRecord[i].taskHandle );



  taskRecord[i].queue = xQueueCreate( 100, sizeof( Event ) );

 }

}

其中num为任务数量，先把任务信息放到初始化的taskRecord中，再把其中的信息创建任务。那么任务创建函数就做好了。

1万 · 2021-11-18 13:50

main函数

接着，在我们的main函数中，就不需要那么繁琐的一个一个的创建任务了，按照这个封装的main函数如下：

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int main( void )

{

 createTasks(taskRecord,taskInitPara,TASK_NUM);

 /* Start the tasks and timer running. */

 vTaskStartScheduler();

}

1万 · 2021-11-18 13:54

任务间通信

首先我们想想，两个任务之间通信需要知道什么，task1想往task2的发送一些数据，那么需要知道task2的ID吧，需要把数据打包吧，task2需要知道是谁发的，那么task1本身的ID也需要知道吧。

按照这几个明确的东西，我们首先把任务事件ID枚举如下

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typedef enum {

 eventID_1,

 eventID_2,

 eventID_3

}Event_ID;

然后把事件ID，发送者ID，以及要传输的结构或者数据打包封装在结构体Event中，代码如下：

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typedef struct{

 Event_ID ID;

 int16_t src; //发送者ID

 void* pData; //传结构、数据

}Event;

接着，我们需要构造一个事件，把这些信息都放在这个事件中，代码如下：

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void makeEvent(Event* pEvent,int16_t myId,Event_ID evtId, const void* pData){

 pEvent->ID = evtId;

 pEvent->src = myId;

 pEvent->pData = (void*) pData;

}

现在我们假设task2要往task1发送一系列数据，那么task任务中，我们需要做的事如下，获取task1中队列，看是否为空。

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 QueueHandle_t task1Queue;

 int16_t myId = pMyTaskRecord->Id;

 task1Queue = getTaskQueue(getTaskId("task1"));

构造事件

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 Event event;

 int* ptemp; //这里自定义一些数据

 makeEvent(&event,myId,eventID_1,(void*)ptemp);

然后把事件发送出去：

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xQueueSendToBack( task1Queue, &event, 0);

1万 · 2021-11-18 13:58

对于task1来说，看队列中是否为空，如果有任务事件来，从队列中获取事件

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对于task1来说，看队列中是否为空，如果有任务事件来，从队列中获取事件

当队列中确实有事件时，接收事件

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BaseType_t status = xQueueReceive( *evntQueue, &event, portMAX_DELAY );

if( status == pdPASS )

{

  task1HandleEvent(event);

}

else

{

  printf( "Task1 could not receive from the queue.\r\n" );}

然后我们在task1HandleEvent处理接收到的事件，代码如下：

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void task1HandleEvent(Event event){

 xil_printf( "Task1 is processing event...\r\n" );

 int* p;

 switch(event.ID){

 case eventID_1:

  p= (int*) event.pData;

  xil_printf("ID=%d From: %d data=%d\r\n",event.ID, event.src,p[7]);

  free(event.pData);

  break;

 case eventID_2:

  break;

 default:

  break;

 }

}

上面代码表示根据事件ID来判断接收的是哪个事件，再把事件ID，数据等等打印出来。

1万 · 2021-11-18 14:02

外部中断通信

如果不是任务间的通信，而是有外部中断触发，需要与某个任务进行信息交互，怎么办？例如有一个以太网任务，当外部网络需要发送一个数据包到这个网络任务的时候，那么就需要进行外部通信了。同样我们这样做，在以太网接收函数中，构造事件

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 Event event;

 int* ptemp; //这里自定义一些数据

 makeEvent(&event,myId,IntrID_1,(void*)ptemp);//可以再自定一些事件ID如IntrID_1

然后再发送到这个事件到这个任务中，如下

1万 · 2021-11-18 14:03

测试

如上，我们构造一个事件，发送一些数据如下

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 Event event;

 int* ptemp = malloc(sizeof(int)*10);

 memset(ptemp,0x77,sizeof(int)*10);

 makeEvent(&event,myId,eventID_1,(void*)ptemp);

我们看到结果如下

task1接到来自任务ID为0，事件1的数据。这里每个任务的等待时间也是可以设置的，设置方法如下：

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/* 设置最大等待时间500ms */

const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(500); 

BaseType_t status = xQueueReceive( *evntQueue, &event, xMaxBlockTime );

1万 · 2021-11-18 14:04

如果等待时间为portMAX_DELAY或者0的话，说明某个任务一直处于激活状态，比如task2，当等待时间为portMAX_DELAY时候，则测试结果如下：

所以每个任务设置的时间，优先级，栈大小都是很重要的，具体的就需要在项目中调试了。

1万 · 2021-11-18 14:06

最后总结
本篇是属于代码实战篇，对于freeRTOS的具体讲解需要大家自己去领会，我这里是写了一个架构，帮助大家在项目中去更好的搭好架子，当我们有很多任务的时候，任务间又有很多交互通信的时候，就更需要理解这种架构了。

基于freeRTOS的多任务事件传输demo

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