FreeRTOS

核心机制

队列

因为FreeRTOS系统中，用户可以使用多个任务来完成不同的功能，但是有时需要共享数据，例如任务A读取数据，任务B读取数据，此时就用到队列，任务A将数据读入队列，任务B将数据从队列中读出来。
这样有一个好处，就是如果当AB其中一个任务卡一小会，任务会暂时存储在队列里，等任务继续运行的时候能够正常工作。

QueueHandle_t xSensorQueue = NULL; //创建全局队列句柄
// 任务A
void A_task(void *pvParameters){
    int value = 10;
    // 底层会进行值拷贝，最后一个参数0代表如果队列满了直接丢弃，不用等待，并返回错误
    // 如果要进行比较大的值传递的画要用malloc来传递指针地址，任务B用完后free
    if(xQueueSend(xSensorQueue, &value, 0) == pdPASS){
      printf("[I2C Task] 数据入队成功！\n");
    } else {
        printf("[I2C Task] 警告：队列已满，数据丢失！\n");
    }
}
// 任务B
void B_task(void *pvParameters){
    int value;
    // portMAX_DELAY 表示：如果队列里没有数据，这个任务就死死地挂起等待，绝不空转消耗 CPU！
    if(xQueueReceive(xSensorQueue, &value, portMAX_DELAY) == pdTRUE){
        printf("[SPI Task] 收到来自传感器数据: %d \n",value);
    }
}

void app_main(){
    xSensorQueue = xQueueCreate(5,sizeof(int)) //创建队列，里面最大可以存储5个int型数据
}

互斥量

互斥量可以想象成为一把锁，当任务A拿了锁，任务B就不可以使用，只有当任务A还了回来，任务B才可以使用

//定义全局互斥量
SemaphoreHandle_t xUartMutex = NULL;

// 共用函数，用来打印内容，但是如果AB任务同时使用的话，可能会造成A还没打印完，就打印B的内容
// 因此这里用互斥量来解决，当A使用share_print的时候，因为上了锁，所以B拿不到锁，就会等待，
// 而当A执行完后解锁，B才能使用
void share_print(const char *msg){
    // 上锁
    xSemaphoreTake(xUartMutex, portMAX_DELAY);
    // 故意拆成多次打印，制造冲突机会
    for(int i=0; i<5; i++) {
        printf("%s ", msg); 
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50)); 
    }    
    // 解锁
    xSemaphoreGive(xUartMutex);
}

void app_main(){
    xUartMutex = xSemaphoreCreateMutex(); //创建互斥量
}

二值信号量

二值信号量可以想象成是一个接力棒，效果是A任务执行到某个部分的时候，才让B可以执行
比如任务A用来初始化某个传感器，B用来读取传感器，所以一定要A先执行好B才能执行

// 创建全局二值信号量句柄
SemaphoreHandle_t xSyncSem = NULL;

// A任务
void A_task(void *pvParameters){
    // 其他代码
    // 发出信号量，通知B可以执行
    xSemaphoreGive(xSyncSem);
    // 其他代码
}

// B任务
void B_task(void *pvParameters){
    // 阻塞等待信号量
    xSemaphoreTake(xSyncSem, portMAX_DELAY);
    // 其他代码
}
void app_main(){
    xSyncSem = xSemaphoreCreateBinary(); // 创建全局二值信号量
}

事件组

功能方面：
事件组可以想想成等待 某些条件都达成 或 其中一个条件达成才会
比如当要上传读取的传感器的值，我们需要联网这个条件，和拿到传感器的值这个条件，这两个条件都具备的时候才能上传

在使用方面：
可以把事件组当做一个24 Bit的二进制开关，每一Bit代表一个独立的时间，Bit位为1代表满足，0代表不满足

// 创建事件组句柄
EventGroupHandle_t xGatwayEventGroup;
#define NET_CONNECTED_BIT   (1<<0)  // 0Bit代表网络连接
#define DATA_READY_BIT      (1<<1)  // 1Bit代表读到取传感器值

// 数据上传任务
void upload_task(*pvParameters){
    EventBits_t uxBits = xEventGroupWaitBits(
        xGatwayEventGroup,                  // 事件组句柄
        NET_CONNECTED_BIT | DATA_READY_BIT, // 等待哪些事件发生
        // 退出是否清理，即下一次运行upload_task还要检查这些事件是否满足，True清0,False不清0
        // 这里如果使用True的话，下次再使用upload_task的时候还会等待网络  和  读取事件满足，但是网络初始化是只
        // 触发一次事件置1的，如果这里退出清0了， 网络事件没办法再置1，所以这里用False
        pdFALSE,                             
        pdTRUE,                             // Ture是所有时间都满足，False是满足一个时间就行
        portMAX_DELAY                       //超时时间
    );

    //上传代码

    // 因为数据发送完了，所以要将 读取传感器数据为清0，等待下一次的读取，这样下次调用upload_task，只需要等待数据读取事件就行
    xEventGroupClearBits(xGatewayEventGroup, DATA_READY_BIT);
}

// 进行网络初始化
void network_task(*pvParameters){
    // 初始化代码
    // 将网络事件开关置1
    xEventGroupSetBits(xGatwayEventGroup, NET_CONNECTED_BIT);
}

// 周期读取传感器数据
void read_task(*pvParameters){
    // 读取传感器数据代码
    // 强读取传感器数据事件开关置1
    xEventGroupSetBits(xGatwayEventGroup, DATA_READY_BIT);
}

void app_main(){
    // 创建事件组
    xGatwayEventGroup = xEventGroupCreate();
    xTaskCreate(network_task, "network", 4096, NULL, 5, NULL);
    xTaskCreate(read_task, "collect", 4096, NULL, 5, NULL);
    xTaskCreate(upload_task,  "upload",  4096, NULL, 5, NULL);
}