freertos学习笔记10--个人自用-第14章事件组(event group)

原创于 2025-12-10 22:12:54 发布 · 400 阅读

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#学习 #笔记

事件组 (Event Group) 是 FreeRTOS 中一种非常灵活且强大的同步机制。

事件组就是 FreeRTOS 中的“多功能状态指示灯”或“全局任务清单”。

一:核心概念：它是什么？

在 FreeRTOS 中，信号量（Semaphore）和队列（Queue）通常是一对一或者一对多的通信，而且往往是“消耗性”的（读走了就没有了）。

而事件组本质上是一个整数（Integer），其中的每一位（Bit）代表一个特定的事件。

0：代表事件未发生。
1：代表事件发生了。

它的特殊能力：

多对多同步： 多个任务可以同时等待同一个事件组。
逻辑判断： 任务可以等待“某个特定事件发生”（OR 逻辑），也可以等待“所有指定事件都发生”（AND 逻辑）才被唤醒。

1. 生活类比：火箭发射倒计时

2. 核心原理：就是一串二进制位

3. 为什么需要事件组？（对比信号量）

二:事件组函数

1. 创建事件组：`xEventGroupCreate`

/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
 * 此函数内部会分配事件组结构体 
 * 返回值: 返回句柄，非NULL表示成功
 */
EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );

/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
 * 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个StaticEventGroup_t结构体，并传入它的指针
 * 返回值: 返回句柄，非NULL表示成功
 */
EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic( StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer );

2. 发送信号（设置位）：`xEventGroupSetBits`

/* 设置事件组中的位
 * xEventGroup: 哪个事件组
 * uxBitsToSet: 设置哪些位? 
 *              如果uxBitsToSet的bitX, bitY为1, 那么事件组中的bitX, bitY被设置为1
 *              可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置bit4, bit2, bit0
 * 返回值: 返回原来的事件值(没什么意义, 因为很可能已经被其他任务修改了)
 */
EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
                                    const EventBits_t uxBitsToSet );

/* 设置事件组中的位
 * xEventGroup: 哪个事件组
 * uxBitsToSet: 设置哪些位? 
 *              如果uxBitsToSet的bitX, bitY为1, 那么事件组中的bitX, bitY被设置为1
 *              可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置bit4, bit2, bit0
 * pxHigherPriorityTaskWoken: 有没有导致更高优先级的任务进入就绪态? pdTRUE-有, pdFALSE-没有
 * 返回值: pdPASS-成功, pdFALSE-失败
 */
BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup,
									  const EventBits_t uxBitsToSet,
									  BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

3. 等待信号（等待位）：`xEventGroupWaitBits` (最重要!)

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

4. 实战：怎么判断 `xEventGroupWaitBits` 的返回值？

5.示范代码

/* 定义事件位 */
#define EVENT_FUEL    (1 << 0)  // 0001
#define EVENT_ENGINE  (1 << 1)  // 0010

/* 创建句柄 */
EventGroupHandle_t xLaunchEventGroup;

/* 任务1：负责加燃料 */
void vTaskFuel(void *pvParameters) {
    // ... 模拟加燃料的操作 ...
    printf("燃料加注完毕！\n");
    
    // 设置 Bit 0 为 1
    xEventGroupSetBits(xLaunchEventGroup, EVENT_FUEL);
    vTaskDelete(NULL); // 任务完成自杀
}

/* 任务2：负责检查引擎 */
void vTaskEngine(void *pvParameters) {
    // ... 模拟检查引擎 ...
    printf("引擎检查正常！\n");
    
    // 设置 Bit 1 为 1
    xEventGroupSetBits(xLaunchEventGroup, EVENT_ENGINE);
    vTaskDelete(NULL);
}

/* 任务3：发射主控 (等待者) */
void vTaskLaunch(void *pvParameters) {
    const EventBits_t xBitsToWaitFor = (EVENT_FUEL | EVENT_ENGINE);
    EventBits_t xEventGroupValue;

    // 等待 Bit 0 和 Bit 1 同时变高
    xEventGroupValue = xEventGroupWaitBits(
            xLaunchEventGroup,
            xBitsToWaitFor,
            pdTRUE,        // 退出时清除这些位（重置状态）
            pdTRUE,        // pdTRUE 表示逻辑 AND，必须两个都准备好
            portMAX_DELAY  // 一直等，不见不散
        );

    if ((xEventGroupValue & (EVENT_FUEL | EVENT_ENGINE)) == (EVENT_FUEL | EVENT_ENGINE)) {
        printf("所有条件满足，火箭发射！！！\n");
    }
}

6.如何理解

((xEventGroupValue & (EVENT_FUEL | EVENT_ENGINE)) == (EVENT_FUEL | EVENT_ENGINE))

三: 同步点(Synchronization Point)

1.什么是“同步点” (Synchronization Point)？

在 FreeRTOS 中，同步点通常被称为 “汇合点” (Rendezvous)。

1. 生活类比：旅游团集合

想象一个旅游团有 3 个游客（任务 A、B、C），导游规定：“大家自由活动，下午 5 点在西门集合，人齐了才能一起上车去吃饭。”

游客 A 4:50 到了 -> 必须等。
游客 B 4:55 到了 -> 必须等。
游客 C 5:00 到了 -> 只有当 C 到达的那一瞬间，3 个人同时解除等待，一起上车。

这就是同步点：多任务互相等待，直到所有参与者都到达指定位置，然后同时恢复运行。

2. 核心函数：`xEventGroupSync()`

这个函数做的事情非常精妙，它在一个函数里完成了两步操作：

举手：表明“我到了”（设置自己的位）。
等待：盯着看“大家都到了没”（等待所有的位）。

EventBits_t xEventGroupSync( 
                 EventGroupHandle_t xEventGroup, 
                 const EventBits_t uxBitsToSet,       // 我是谁？(我到了要设哪一位)
                 const EventBits_t uxBitsToWaitFor,   // 我在等谁？(所有人齐了是哪几位)
                 TickType_t xTicksToWait );           // 等多久

3、代码实战：三任务同步

假设我们需要采集温度、湿度、气压。必须三个数据都采集好了，才能打包发送给服务器。

定义三个位：

TASK_A_BIT (1<<0)
TASK_B_BIT (1<<1)
TASK_C_BIT (1<<2)
全家福：ALL_SYNC_BITS (TASK_A_BIT | TASK_B_BIT | TASK_C_BIT)

任务 A 的代码（任务 B 和 C 逻辑一模一样，只是改一下自己的位）

void vTaskA( void *pvParameters ) {
    for( ;; ) {
        // 1. 干活：采集温度
        CollectTemperature();
        
        // 2. 到了同步点！
        // 意思：我是 A，我到了！我要等 A、B、C 都到齐了才能走！
        xEventGroupSync( 
            xEventGroup, 
            TASK_A_BIT,      // 设置我自己的位 (Set)
            ALL_SYNC_BITS,   // 等待所有人的位 (Wait)
            portMAX_DELAY    // 死等，不见不散
        );

        // 3. 当代码运行到这里时，说明 B 和 C 一定也都干完活了！
        // 可以开始下一步协同工作了
        printf("任务 A: 大家都齐了，我继续运行...\n");
    }
}

逻辑流程图解

Task A 先跑完，调用 Sync。
- 事件组变成 001。
- 等待 111。条件不满足 -> Task A 阻塞（睡觉）。
Task B 接着跑完，调用 Sync。
- 事件组变成 011。
- 等待 111。条件不满足 -> Task B 阻塞（睡觉）。
Task C 最后跑完，调用 Sync。
- 事件组变成 111。
- 条件满足！
- 瞬间发生的事： Task A、Task B、Task C 全部被唤醒。事件组自动清零（这很重要！）。三个任务几乎同时进入下一行代码。