什么是任务通知?
FreeRTOS 从版本 V8.2.0 开始提供任务通知这个功能,每个任务都有一个 32 位的通知值。按照 FreeRTOS 官方的说法,使用消息通知比通过二进制信号量方式解除阻塞任务快 45% , 并且更加 省内存(无需创建队列)。在大多数情况下,任务通知可以替代二值信号量、计数信号量、事件标志组,可以替代长度为 1 的队列(可以保存一个 32 位整数或指针值),并且任务通知速度更快、使用的 RAM 更少!
任务通知值的更新方式
FreeRTOS 提供以下几种方式发送通知给任务 :
- 发送消息给任务,如果有通知未读, 不覆盖通知值
- 发送消息给任务,直接覆盖通知值
- 发送消息给任务,设置通知值的一个或者多个位
- 发送消息给任务,递增通知值
通过对以上方式的合理使用,可以在一定场合下替代原本的队列、信号量、事件标志组等。
任务通知的优势和劣势
任务通知的优势1. 使用任务通知向任务发送事件或数据,比使用队列、事件标志组或信号量快得多。2. 使用其他方法时都要先创建对应的结构体,使用任务通知时无需额外创建结构体。任务通知的劣势1. 只有任务可以等待通知,中断服务函数中不可以,因为中断没有 TCB 。2. 通知只能一对一,因为通知必须指定任务。3. 等待通知的任务可以被阻塞, 但是发送消息的任务,任何情况下都不会被阻塞等待。4. 任务通知是通过更新任务通知值来发送数据的,任务结构体中只有一个任务通知值,只能保持一个数据
任务通知相关 API 函数
1. 发送通知
参数:xTaskToNotify :需要接收通知的任务句柄;ulValue :用于更新接收任务通知值, 具体如何更新由形参 eAction 决定;eAction :一个枚举,代表如何使用任务通知的值;返回值:如果被通知任务还没取走上一个通知,又接收了一个通知,则这次通知值未能更新并返回pdFALSE , 而其他情况均返回 pdPASS 。
BaseType_t xTaskNotifyAndQuery( TaskHandle_t xTaskToNotify,uint32_t ulValue,eNotifyAction eAction,uint32_t *pulPreviousNotifyValue );
参数:xTaskToNotify :需要接收通知的任务句柄; ulValue :用于更新接收任务通知值, 具体如何更新 由形参 eAction 决定; eAction :一个枚举,代表如何使用任务通知的值;pulPreviousNotifyValue :对象任务的上一个任务通知值,如果为 NULL , 则不需要回传, 这个时 候就等价于函数 xTaskNotify() 。返回值:如果被通知任务还没取走上一个通知,又接收了一个通知,则这次通知值未能更新并返回pdFALSE , 而其他情况均返回 pdPASS 。
BaseType_t xTaskNotifyGive( TaskHandle_t xTaskToNotify );
参数:xTaskToNotify :接收通知的任务句柄, 并让其自身的任务通知值加 1 。返回值:总是返回 pdPASS 。
2. 等待通知
等待通知API函数只能用在任务,不可应用于中断中!
uint32_t ulTaskNotifyTake( BaseType_t xClearCountOnExit,TickType_t xTicksToWait );
参数:xClearCountOnExit :指定在成功接收通知后,将通知值清零或减 1 , pdTRUE :把通知值清零(二值信号量);pdFALSE :把通知值减一(计数型信号量); xTicksToWait :阻塞等待任务通知值的最大时间;返回值:0 :接收失败 非 0 :接收成功,返回任务通知的通知值
BaseType_t xTaskNotifyWait( uint32_t ulBitsToClearOnEntry,uint32_t ulBitsToClearOnExit,uint32_t *pulNotificationValue,TickType_t xTicksToWait );
ulBitsToClearOnEntry :函数执行前清零任务通知值那些位 。 ulBitsToClearOnExit :表示在函数退出前,清零任务通知值那些位,在清 0 前,接收到的任务通知值会先被保存到形参*pulNotificationValue 中。 pulNotificationValue :用于保存接收到的任务通知值。 如果 不需要使用,则设置为 NULL 即可 。 xTicksToWait :等待消息通知的最大等待时间。
实验Demo
Demo1:模拟二值信号量
void StartTaskSend(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskSend *//* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){xTaskNotifyGive(TaskReceiveHandle);printf("任务通知:模拟二值信号量发送成功!\r\n");}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskSend */
}void StartTaskReceive(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskReceive */uint32_t rece = 0;/* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){rece = ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY);if(rece != 0)printf("任务通知:模拟二值信号量接收成功!\r\n");}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskReceive */
}
Demo2:模拟计数型信号量
void StartTaskSend(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskSend *//* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){xTaskNotifyGive(TaskReceiveHandle);printf("任务通知:模拟计数型信号量发送成功!\r\n");}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskSend */
}void StartTaskReceive(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskReceive */uint32_t rece = 0;/* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){rece = ulTaskNotifyTake(pdFALSE, portMAX_DELAY);if(rece != 0)printf("任务通知:模拟计数型信号量接收成功!rece=%d\r\n",rece);}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskReceive */
}
Demo3:模拟事件标志组
void StartTaskSend(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskSend *//* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){printf("将bit0位置1\r\n");xTaskNotify(TaskReceiveHandle, 0x01, eSetBits);}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){printf("将bit1位置1\r\n");xTaskNotify(TaskReceiveHandle, 0x02, eSetBits);}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskSend */
}void StartTaskReceive(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskReceive */uint32_t notify_val,event_bit = 0;/* Infinite loop */for(;;){xTaskNotifyWait(0, 0xFFFFFFFF, ¬ify_val, portMAX_DELAY);if(notify_val & 0x01)event_bit |= 0x01; //bit0置1if(notify_val & 0x02)event_bit |= 0x02; //bit1置1if(event_bit == (0x01 | 0x02)) //0x01|0x02=0x03{printf("任务通知:模拟时间标志组接收成功!event_bit=%d\r\n",event_bit);event_bit = 0;}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskReceive */
}
Demo4:模拟邮箱
void StartTaskSend(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskSend *//* Infinite loop */for(;;){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){printf("KEY1按下\r\n");xTaskNotify(TaskReceiveHandle, 0x01, eSetValueWithoutOverwrite);//eSetValueWithOverwrite不带覆写,eSetValueWithoutOverwrite带覆写}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){osDelay(20);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){printf("KEY2按下\r\n");xTaskNotify(TaskReceiveHandle, 0x02, eSetValueWithoutOverwrite);}while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskSend */
}/* USER CODE END Header_StartTaskReceive */
void StartTaskReceive(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN StartTaskReceive */uint32_t notify_val;/* Infinite loop */for(;;){xTaskNotifyWait(0, 0xFFFFFFFF, ¬ify_val, portMAX_DELAY);printf("notify_val=%d\r\n",notify_val);osDelay(1);}/* USER CODE END StartTaskReceive */
}
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