FreeRTOS学习-消息邮箱

转载自https://blog.csdn.net/weixin_43866583/article/details/125539750?spm=1001.2014.3001.5502

FreeRTOS中的消息邮箱

FreeRTOS实现的消息邮箱是基于任务通知方式而实现的。

FreeRTOS中的消息邮箱使用是比较灵活的，它可以实现二值信号量、计数信号量、事件标志组、消息队列等通知方式。

但用这种 方式实现信号量和事件标志组也有它的局限性，主要表现在以下两个方面：

​ 1）任务通知方式仅可以用在只有一个任务等待信号量，消息邮箱或者事件标志组的情况。

​ 2）如果使用任务通知方式实现消息邮箱替代消息队列时，发送消息的任务是不支持超时等待的。在消息队列中，当数据已经满时，是可以等待消息队列有空间才存新的数据的，但是任务通知方式实现的消息邮箱就不支持超时等待。

有关FreeRTOS中的任务控制块

FreeRTOS中的每一个任务都有一个任务控制块，而任务控制块本质就是一个结构体变量，用于记录任务的相关的消息。

而在结构体变量中有一个32位的变量成员ulNotifiedValue是可以专门用于任务通知的。这个变量可以实现计数信号量，二值信号量，事件标志组和消息邮箱（消息邮箱就是消息队 列长度为 1 的情况）。

ulNotifiedValue 实现的：

​ 1）设置接收任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 可以实现消息邮箱。

​ 2）如果接收任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 还没有被其接收到，也可以用新数据覆盖原有数据 ，这就是覆盖方式的消息邮箱。

​ 3）设置接收任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 的 bit0-bit31 数值可以实现事件标志组。

​ 4）设置接收任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 数值进行加一或者减一操作可以实现计数信号量和二值信号量。

FreeRTOS中消息邮箱的管理API函数

消息邮箱的创建

FreeRTOS中的消息邮箱是用于任务之间的一种通知方式，它的使用是不需要像信号量这样要专门创建的。是直接发送通知的。

消息邮箱的发送

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BaseType_t xTaskNotify( TaskHandle_t xTaskToNotify, /* 任务句柄 */ 
                        uint32_t ulValue, /* 更新任务控制块中的变量 ulNotifiedValue */             
                        eNotifyAction eAction ); /* 任务通知模式设置 */

使用这个函数要注意以下问题：

​ 1）任务创建后，任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 初始计数值是 0。

​ 2）默认配置此函数可以使用的的宏定义已经在 FreeRTOS.h 文件中使能：#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1 如果不需要使用任务通知功能相关的函数，可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中配置此宏定 义为 0 来禁止，这样创建的每个任务可以节省 8 个字节的需求。

​ 3）此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函数，中断服务程序中使用的是 xTaskNotifyFromISR。

​ 4）根据 FreeRTOS 的建议，实现二值信号量和计数信号量时使用函数 xTaskNotifyGive()替代此函数 xTaskNotify()。

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BaseType_t xTaskNotifyFromISR( 
                                TaskHandle_t xTaskToNotify, /* 任务句柄 */ 
                                uint32_t ulValue, /* 更新任务控制块中的变量 ulNotifiedValue */ 
                                eNotifyAction eAction, /* 任务通知模式设置 */ 
                                BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ); /* 高优先级任务是否被唤醒的状态保存 */

等待消息邮箱

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BaseType_t xTaskNotifyWait( 
                    /* 设置函数执行前清零任务控制块中变量 ulNotifiedValue 那些位 */ 
                    uint32_t ulBitsToClearOnEntry, 
 
                    /*设置函数退出前清零任务控制块中变量 ulNotifiedValue 那些位 */ 
                    uint32_t ulBitsToClearOnExit, 
 
                    /* 保存任务控制块中的变量 ulNotifiedValue 到指针变量 pulNotifiedValue 所指向的存储单元 */ 
                    uint32_t *pulNotificationValue, 
 
                    /* 等待消息通知的最大等待时间 */ 
                    TickType_t xTicksToWait );

消息邮箱的应用示例

创建3个任务：start_task,led0_task,led2_task。start_task任务用于创建led0_task和led2_task任务，led0_task任务判断按键的情况，然后根据按键按下，消息邮箱发送不同的消息到任务led2_task，在这个任务中改变LED2和LED3的状态。

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void start_task(void *pvParameters)
{
    pvParameters =  pvParameters;
    taskENTER_CRITICAL();  //进入临界区
  
    xTaskCreate((TaskFunction_t)  led0_task,
                 (const char*)    "led0_task",
                  (uint16_t)      TASK_STK_LED0_SIZE,
                  (void*)         NULL,
                  (UBaseType_t)   TASK_LED0_PRIO,
                  (TaskHandle_t*) &LED0_Handler );
                  
    xTaskCreate((TaskFunction_t)  led2_task,
                 (const char*)    "led2_task",
                  (uint16_t)      TASK_STK_LED2_SIZE,
                  (void*)         NULL,
                  (UBaseType_t)   TASK_LED2_PRIO,
                  (TaskHandle_t*) &LED2_Handler );
    vTaskDelete(StartTask_Handler);   //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();   //退出临界区
}
 
void led0_task(void *pvParameters)
{
  //pvParameters =  pvParameters;
  BaseType_t err = pdFALSE;
  uint32_t MboxValue=0;
  for(;;)
  { 
     if(gd_eval_key_state_get(KEY_WAKEUP) == RESET)
     {
       MboxValue = 10;
       err = xTaskNotify((TaskHandle_t )  LED2_Handler, //任务句柄，指明往哪个任务发送消息，很重要
                         (uint32_t )      MboxValue,    //发送的消息
                         (eNotifyAction)  eSetValueWithOverwrite //消息发送方式
                        );
     }
     else if(gd_eval_key_state_get(KEY_TAMPER) == RESET)
     {
       MboxValue = 50;
       err = xTaskNotify((TaskHandle_t )  LED2_Handler, //任务句柄
                         (uint32_t )     MboxValue,     //发送的消息
                         (eNotifyAction) eSetValueWithOverwrite //消息发送方式
                        );
     }
     else{}
     gd_eval_led_toggle(LED4);
     vTaskDelay(200);
  }
} 
 
void led2_task(void *pvParameters)
{
  //pvParameters = pvParameters; 
  uint32_t notifyValue = 0;
  BaseType_t err;
  for(;;)
  {
     err = xTaskNotifyWait((uint32_t )  0x00,         //进入函数时不清楚bit
                           (uint32_t)   0xffffffff,   //退出函数时清除所有的bit
                           (uint32_t*)  &notifyValue, //保存消息的内容
                           (TickType_t) portMAX_DELAY //阻塞时间
                          );
    if(err == pdTRUE)
    {
       switch(notifyValue)     
       {
         case 10:
           gd_eval_led_toggle(LED2);
           break;
         case 50:
           gd_eval_led_toggle(LED3);
           break;
         default:
           break;
       }
    }
    vTaskDelay(100);
  }
}