rt-thread的IPC机制之邮箱源码分析

最新推荐文章于 2025-06-10 15:37:02 发布

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本文深入解析了RT-Thread操作系统的邮箱机制，详细介绍了邮箱控制块、初始化、创建、删除、接收和发送邮件的过程。邮箱作为一种低开销、高效率的任务间通信方式，允许线程、中断服务和定时器发送消息，但只有线程能接收。当邮箱满或空时，线程可能会被挂起或唤醒，以等待消息的到来。

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邮箱服务是实时操作系统中一种典型的任务间通信方法，通常开销比较低，效率较高，每一封邮件只能容纳固定的4字节内容（针对32位处理系统，刚好能够容纳一个指针）.

如下图所示，线程或中断服务例程把一则4字节长度（典型的是一个指针）的邮件发送到邮箱中。而一个或多个线程可以从邮箱中接收这些邮件进行处理。

RT-Thread采用的邮箱通信机制有点类型传统意义上的管道，用于线程间通讯。它是线程，中断服务，定时器向线程发送消息的有效手段。邮箱与线程对象等之间是相互独立的。线程，中断服务和定时器都可以向邮箱发送消息，但是只有线程能够接收消息（因为当邮箱为空时，线程将有可能被挂起）。RT-Thread的邮箱中共可存放固定条数的邮件，邮箱容量在创建邮箱时设定，每个邮件大小为4字节，正好是一个指针的大小。当需要在线程间传递比较大的消息时，可以传递指向一个缓冲区的指针。当邮箱满时，线程等不再发送新邮件，返回-RT EFULL。当邮箱空时，将可能挂起正在试图接收邮件的线程，使其等待，当邮箱中有新邮件时，再唤醒等待在邮箱上的线程，使其能够接收新邮件并继续后续的处理。

1 邮箱控制块

/**
 * mailbox structure
 */
struct rt_mailbox
{
    struct rt_ipc_object parent; //继承自IPC对象

    rt_uint32_t         *msg_pool;//消息缓冲地址

    rt_uint16_t          size;   //可存放的消息最大条数

    rt_uint16_t          entry;    //当前邮箱中存放的消息条数
    rt_uint16_t          in_offset;   //消息存入的偏移位置
    rt_uint16_t          out_offset;  //消息取出时的偏移位置

    rt_list_t            suspend_sender_thread; //发送邮件的线程（当没有取走时，发送线程会被挂起）
};
typedef struct rt_mailbox *rt_mailbox_t;

2 邮箱相关接口源码分析

2.1 初始化

/**
 * This function will initialize a mailbox and put it under control of resource
 * management.
 *
 * @param mb the mailbox object
 * @param name the name of mailbox
 * @param msgpool the begin address of buffer to save received mail
 * @param size the size of mailbox
 * @param flag the flag of mailbox
 *
 * @return the operation status, RT_EOK on successful
 */
rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb,
                    const char  *name,
                    void        *msgpool,//消息缓冲地址
                    rt_size_t    size,//可容纳的消息条数
                    rt_uint8_t   flag)
{
    RT_ASSERT(mb != RT_NULL);

    /* init object */
    rt_object_init(&(mb->parent.parent), RT_Object_Class_MailBox, name);//初始化内核对象

    /* set parent flag */
    mb->parent.parent.flag = flag;//设置标志

    /* init ipc object */
    rt_ipc_object_init(&(mb->parent));//初始化IPC对象

    /* init mailbox */
    mb->msg_pool   = msgpool;//设置消息缓冲地址
    mb->size       = size;//设置最大可容纳消息条数
    mb->entry      = 0;//当前接收到的消息条数为0条
    mb->in_offset  = 0;//入口消息偏移位置为0
    mb->out_offset = 0;//出口消息偏移位置为0

    /* init an additional list of sender suspend thread */
    rt_list_init(&(mb->suspend_sender_thread));//初始化邮箱的发送线程挂起链表

    return RT_EOK;
}

2.2 创建邮箱

/**
 * This function will create a mailbox object from system resource
 *
 * @param name the name of mailbox
 * @param size the size of mailbox
 * @param flag the flag of mailbox
 *
 * @return the created mailbox, RT_NULL on error happen
 */
rt_mailbox_t rt_mb_create(const char *name, rt_size_t size, rt_uint8_t flag)
{
    rt_mailbox_t mb;

    RT_DEBUG_NOT_IN_INTERRUPT;

    /* allocate object */
    mb = (rt_mailbox_t)rt_object_allocate(RT_Object_Class_MailBox, name);//动态分配邮箱内核对象
    if (mb == RT_NULL)
        return mb;

    /* set parent */
    mb->parent.parent.flag = flag;//设置内核标志

    /* init ipc object */
    rt_ipc_object_init(&(mb->parent));//初始