【FreeRTOS】详细讲解FreeRTOS中事件(event)并通过具体示例讲述其用法

news2024/11/19 10:34:18

文章目录

  • 事件
  • 函数解析
  • 示例

事件

  事件，实际上是一种任务间通信的机制，主要用于实现多任务间的同步，其只能是事件类型的通信，无数据传输。与信号量不同的是，它可以实现一对多，多对多的同步。即可以是任意一个事件发生时唤醒任务进行事件处理；也可以是几个事件都发生后才唤醒任务进行事件处理；同样，也可以是多个任务同步多个事件。
  FreeRTOS中任务可以通过设置事件位来实现事件的触发和等待操作。但FreeRTOS的事件仅用于同步，不提供数据传输功能，其具有如下特点:

  • 事件只与任务相关联，事件相互独立，一个32位的事件集合（EventBits_t类型的变量，实际可用与表示事件的只有24位)，用于标识该任务发生的事件类型，其中每一位表示一种事件类型（0表示该事件类型未发生、1表示该事件类型已经发生），一共24种事件类型；
  • 事件仅用于同步，不提供数据传输功能；
  • 事件无排队性，即多次向任务设置同一事件(如果任务还未来得及读走)，等效于只设置一次；
  • 允许多任务对同一事件进行读写操作；
  • 支持事件等待超时机制。

应用

  事件在一定程度上可以代替信号量，用于任务与任务间、中断与任务间同步。
  与信号量不同之处在于，事件是不可累计的，而信号量是可累计。并且，一个任务使用事件同步时，可以等待多个事件产生才进行同步；而信号量是单一的同步操作，只能与一个中断或任务同步，无法与多个中断或任务同步。

事件运行机制示意图

  实际使用事件相关函数前，需要将configSUPPORT DYNAMIC ALLOCATION置1。

函数解析

前奏

  • 定义事件控制权柄所用的EventGroupHandle_t其实是一个结构体指针，其声明为typedef struct EventGroupDef_t * EventGroupHandle_t。
  • 事件控制块EventGroup_t，内部最多含有四个变量，其中两个变量uxEventBits与xTasksWaitingForBits是一直可使用，但变量uxEventGroupNumber与ucStaticallyAllocated收到FreeRTOS配置管理
typedef struct EventGroupDef_t
{
    EventBits_t uxEventBits;
    List_t xTasksWaitingForBits; 
    
    #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
        UBaseType_t uxEventGroupNumber;
    #endif

    #if ( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) \
     && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
        uint8_t ucStaticallyAllocated;
    #endif
} EventGroup_t;

   EventBits_t：事件标志组存储在EventBits_t 类型的变量中。
   若FreeRTOS配置时，将configUSE_16_BIT_TICKS定义为1，那么EventBits_t就为16位，其中只有8位存储时间组；否则，若configUSE_16_BIT_TICKS定义为0，那么EventBits_t就为32位，其中24位存储事件组。每一位代表一个事件是否发生(事件发生为1,否则为0)。倘若兄弟认为8位或24位事件组不够用，还可以使用与或非等逻辑运算来组成更多事件。🤣🤣🤣
   xTasksWaitingForBits：该变量是一个列表，内部存储等待此事件的所有任务。
   uxEventGroupNumber:记录事件组数量。
   ucStaticallyAllocated：记录时间组分配方式，如果事件组是静态分配的，则设置为 pdTRUE，以确保不尝试释放内存。

动态创建事件

原函数

EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );

参数解析

  • 返回值：类型为EventGroupHandle_t，其为事件的控制权柄。

函数说明
  动态创建一个事件。

静态创建事件

原函数

EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic( StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer );

参数解析

  • StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer:为事件组分配的空间;
  • 返回值：类型为EventGroupHandle_t，其为事件的控制权柄

函数说明
   静态创建事件组，创建时需要传入存储空间。

创建事件

原函数

void vEventGroupDelete( EventGroupHandle_t xEventGroup );

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：传入事件组控制权柄;

函数说明
 &esnp;删除事件组，只要将事件组控制权柄传入即可。删除只能删除已经创建成功的事件组。

事件触发

原函数


EventBits_t xEventGroupSetBits( 
								EventGroupHandle_t xEventGroup,
                                const EventBits_t uxBitsToSet
                              );

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：事件组的控制权柄；
  • const EventBits_t uxBitsToSet：需要触发事件的，也就是其在事件组的位置；
  • 返回值：返回函数操作的事件组的值；

函数说明
  触发事件组中某个事件（事件对应事件组的位置），其位置由uxBitsToSet的值决定。
  该函数内部有判断机制，即的判断该事件是否创建，只有事件组创建成功以及操作位有效，该函数才能正常运作。

中断中唤醒事件

原函数

BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( 
    					EventGroupHandle_t xEventGroup,
                		const EventBits_t uxBitsToSet,
                		BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken
                	);

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：事件组的操作句柄；
  • const EventBits_t uxBitsToSet：需要触发事件的，也就是其在事件组的位置；
  • BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken：在使用之前必须初始化成pdFALSE；
  • 返回值：类型为BaseType_t。若其值为pdFalse，则消息已经发送成功；否则，发送失败。

函数说明
  是xEventGroupSetBits函数的中断版，其功能是中断中唤醒某个事件。

等待事件唤醒

原函数

EventBits_t xEventGroupWaitBits( 
								 EventGroupHandle_t xEventGroup,
                                 const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
                                 const BaseType_t xClearOnExit,
                                 const BaseType_t xWaitForAllBits,
                                 TickType_t xTicksToWait 
                                 );

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：事件的操作句柄；
  • const EventBits_t uxBitsToWaitFor：等待的事件，这里可以是多个事件，使用或运算即可连接；
  • const BaseType_t xClearOnExit：当其值为pdTRUE时，一旦监测到匹配的事件，系统就会将删除由该事件引起的标志位；否则，当其值为pdFALSE时，将删除标志位；
  • const BaseType_t xWaitForAllBits：当其值为pdTURE时，相应的uxBitsToWaitFor中多个事件应该使用&连接；否则当其值为pdFALSE时，uxBitsToWaitFor中多个事件应该使用|连接。这样函数返回值才是对应标志位的值，事件才能够触发。
  • TickType_t xTicksToWait：最大超时时间，单位为系统节拍时间，使用portMAX_DELAY即相当于一直阻塞；
  • 返回值：类型为EventBits_t，返回事件中事件标志位，但是返回值很可能并不是用户指定的事件位，需要再进行判断再处理。

函数说明
  xEventGroupWaitBits函数的作用是等待事件触发。若需要等待的事件一直未触发，函数就会阻塞，阻塞时间为最大超时时间xTicksToWait。

清除事件标志位

原函数

EventBits_t xEventGroupClearBits( 
									EventGroupHandle_t xEventGroup, 
									const EventBits_t uxBitsToClear
							    );

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：事件组操作句柄；
  • const EventBits_t uxBitsToClear：时间组中需要清除的位置；
  • 返回值：类型EventBits_t，返回事件清除前的值；

函数说明
  清除事件组中对应位置的标志位。在获取事件时对应标志位未擦除，那么可以使用该函数做显示擦除。

中断中清除事件标志位

原函数

BaseType_t xEventGroupClearBitsFromISR( 
										EventGroupHandle_t xEventGroup,
										const EventBits_t uxBitsToSet 
									  );

参数解析

  • EventGroupHandle_t xEventGroup：事件组操作句柄；
  • const EventBits_t uxBitsToClear：时间组中需要清除的位置；
  • 返回值：类型EventBits_t，返回事件清除前的值；

函数说明
  是函数xEventGroupClearBits的中断版，功能上与之一样。

示例

  声明8个事件，并且创建一个FreeRTOS事件，用于任务同步，再创建两个任务。完成：任务1，等待事件触发，7个事件中触发一个事件后反转对应LED的状态，当事件8触发时，统计其触发次数并且显示到LCD屏上； 任务2，每个1s发送一个事件触发请求，并且反转LED8的状态。

核心源码

//任务控制权柄
TaskHandle_t xHandleTsak[2];
// 事件控制权柄
EventGroupHandle_t myxEventGroupHandle_t = NULL;
// 声明事件
#define EVENT1 (0x01 << 0)
#define EVENT2 (0x01 << 1)
#define EVENT3 (0x01 << 2)
#define EVENT4 (0x01 << 3)
#define EVENT5 (0x01 << 4)
#define EVENT6 (0x01 << 5)
#define EVENT7 (0x01 << 6)
#define EVENT8 (0x01 << 7)

int main(void)
{	
	//存储创建任务的返回值
	BaseType_t xReturn[2] ;
	
	// 创建事件
	myxEventGroupHandle_t = xEventGroupCreate();
	if(myxEventGroupHandle_t == 0)
		//点亮LED7
		changeLedStateByLocation(LED8,ON);
	
	//动态创建任务
	xReturn[0] = xTaskCreate(
						(TaskFunction_t )eventTask1,(const char *)"task1",
						(uint16_t)128,(void*) NULL,1,&xHandleTsak[0]);
	xReturn[1] = xTaskCreate(
						(TaskFunction_t )eventTask2,(const char *)"task2",
						(uint16_t)128,(void*) NULL,1,&xHandleTsak[1]);
						
	if (pdPASS != xReturn[0])
		//点亮LED6
		changeLedStateByLocation(LED6,ON);				
	if (pdPASS != xReturn[1])
		//点亮LED7
		changeLedStateByLocation(LED7,ON);				
	if (pdPASS == xReturn[1] == xReturn[0])
		vTaskStartScheduler();
	
	return 0;
}

/********************************************
* 函数功能：事件测试函数1
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
********************************************/
void eventTask1(void)
{
	// 设置变量接收事件
	EventBits_t r_event;
	// 保存LED的状态
	int ledState[] = {0,0,0,0,0,0,0};
	// 记录LED的位置
	uint16_t ledLocation[] = {LED1,LED2,LED3,LED4,LED5,LED6,LED7};
	// 记录EVENT8触发次数
	uint16_t eventTriggerCount = 0;
	// 保存显示到LCD中的数据
	char temp[30];
	// 用于循环
	int i = 0;
	
	while(1)
	{
		//阻塞等待8个事件中任意一个事件
		r_event = xEventGroupWaitBits(myxEventGroupHandle_t,EVENT1|EVENT2|EVENT3|EVENT4|EVENT5|EVENT6|EVENT7|EVENT8,
									  pdTRUE,pdFALSE,portMAX_DELAY);
		//判断事件类型
		if((r_event&EVENT1) !=0)
			++ledState[0];
		else if((r_event&EVENT2) !=0)
			++ledState[1];
		else if((r_event&EVENT3) !=0)
			++ledState[2];
		else if((r_event&EVENT4) !=0)
			++ledState[3];
		else if((r_event&EVENT5) !=0)
			++ledState[4];
		else if((r_event&EVENT6) !=0)
			++ledState[5];
		else if((r_event&EVENT7) !=0)
			++ledState[6];
		else
		{ 
			sprintf(temp," Event8 count:%d",++eventTriggerCount);
			LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)temp);
			changeAllLedByStateNumber(OFF);
		}
		
		// 设置每个LED灯状态
		for(i=0;i<7;++i)
			// 显示7个LED灯目前的状态
			changeLedStateByLocation(ledLocation[i],ledState[i]%2);
	}
}

/********************************************
* 函数功能：事件测试函数2
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
********************************************/
void eventTask2(void)
{
	// 记录本次需要触发事件
	uint16_t event[] = {EVENT1,EVENT2,EVENT3,EVENT4,EVENT5,EVENT6,EVENT7,EVENT8};
	int	i = -1;
	// 保存系统时间
	static portTickType myPreviousWakeTime;
	// 保存阻塞时间
	const volatile TickType_t xDelay1000ms = pdMS_TO_TICKS( 1000UL );
	// 获取当前时间
	myPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while(1)
	{
		// 每次执行都翻转LED8状态 以保证肉眼看到该任务在运行
		rollbackLedByLocation(LED8);
		// 发送事件同步
		xEventGroupSetBits(myxEventGroupHandle_t,event[++i%8]);
		// 非阻塞延时1s
		xTaskDelayUntil( &myPreviousWakeTime,xDelay1000ms );
	}
}

结果


事件测试结果图

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