FreeRTOS笔记（三）

1.单片机delay函数和FReeRTOS中delay函数的区别

单片机默认的delay函数则一直是cnt++，在计数过程中不会进行其他时间，故会占用很大的资源，影响其然任务的进行。

FReeRTOS中的vTaskDelay函数是由定时器tick进行计数的，当前任务调用delay函数可以理解为将其任务调转到阻塞态，让当前任务放弃调度，定时由FReeRTOS内部的tick计数器完成，它是不会影响其他任务的进行，

2.两个FreeRTOS的delay函数

vTaskDelay可以理解为绝对时间，它就是延迟你所给的时间，而vTaskDelayUntil可以理解为相对时间，好比你规定了一个15ms的总时间，它会根据你任务执行时间的大小动态的调整延时时间，使其总时间达到15ms。因此需要xTaskGetTickCount();来获得当前计数器所计数的时间，也就是传入的第一个参数，第二个参数即为延时的总时间。

3.同步和互斥

在团队活动里，同事A先写完报表，经理B才能拿去向领导汇报。经理B必须等同事A完成报表，AB之间有依赖，B必须放慢脚步，被称为同步。在团队活动中，同事A已经使用会议室了，经理B也想使用，即使经理B是领导，他也得等着，这就叫互斥。经理B跟同事A说：你用完会议室就提醒我。这就是使用"同步"来实现"互斥"。

在裸机程序里，可以使用一个全局变量或静态变量（注意volatile关键字的使用）实现互斥操作，但是在 RTOS 里，使用上述代码实现互斥操作时，会有很小概率出现错误，导致双方任务不能实现互斥。

4.任务之间如何传递信息

1.定义全局变量：但有一定概率达不到互斥的情况，若使用关中断和开中断的办法，假设任务A一直运行，但任务B也在同样运行，一直在判断自己能否使用临界资源，占用了大量的CPU资源。

2.使用环形缓冲区：本质就是一个环形队列，当写的值差读的值1个单位时，此时认为已经满了。适用于两个任务之间，且任务之间不能使用同一个全局变量，以防止出现错误。保证了没有一个变量被同时访问，间接的实现了互斥操作。

3.队列：数据的读写本质就是环形缓冲区，在这个基础上增加了互斥措施、阻塞-唤醒机制。如果这个队列不传输数据，只调整"数据个数的值"，它就是信号量(semaphore)。如果信号量中，限定“数据个数”的最大值为1，它就是互斥量(mutex)。

信号量和互斥量的本质都是队列，而队列的本质就是加了保护措施的环形缓冲区。

5.读队列和写队列

读队列和写队列都有三种情况。

读队列：1.队列不为空，直接读出数据；2.队列为空，进入阻塞态，从就绪队列被放入接收队列和delay队列里，在设定的超时时间内有其他任务写入队列，则会被重新移入到就绪队列内，等待任务调度器进行调度，调度完成后读到数据；3.若在超时范围内没有接收到数据，同样会移动到就绪队列内，不过函数会有个错误的返回值，等待处理。

写队列同样的道理。同时，队列内还会存放两个链表，分别指向读和写队列任务的句柄，这样在队列不空或者不满的情况下，可以通知到他们。

任务读写队列时，简单地说：如果读写不成功，则阻塞；可以指定超时时间。口语化地说，就是可以定个闹钟：如果能读写了就马上进入就绪态，否则就阻塞直到超时。

某个任务读队列时，如果队列没有数据，则该任务可以进入阻塞状态：还可以指定阻塞的时间。如果队列有数据了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有数据，则时间到之后它也会进入就绪态。

有多个任务在等待同一个队列的数据。当队列中有数据时，哪个任务会进入就绪态：1.优先级最高的任务；2.如果大家的优先级相同，那等待时间最久的任务会进入就绪态

6.队列的基本函数

1、创建队列：

动态分配：

静态分配：

2、复位队列：

3、删除队列：

4、写队列：

队列默认都是写尾部，也就是SendToBack，若想写在头部，则是xQueueSendToFront。ISR指的是中断服务程序，意思是在中断中操作队列。

5、读队列：

7.队列集

假设我有一个设备，可以使用多种方式来控制这个设备，但每种控制的方法是不一样的，好比方法一是串口接收、方法二是按键接收、方法三是陀螺仪控制，因此我们每一个方法的处理逻辑是不一样的，为了防止过度耦合，我们就可以创建三个队列，然后设定一个队列集，并将这三个队列加入到队列集内，队列集本质记录的是各个队列的句柄的先后顺序，当写入队列时，它也同样会被记入到队列集内。这样我们就可以读队列集，得到有数据的队列句柄，然后根据不同队列名称，处理不同的方法。最后在将处理好的数据写入到最终需要控制设备的队列。

8.队列集函数

创建队列：

把队列加入队列集：

读取队列集：

9.信号量

消息队列用于传输多个数据，但是有时候我们只需要传递状态，就采用了信号量。可以表示cpu的资源，好比我可以执行四个任务，若开始一个任务，信号量--。释放一个任务，信号量++。

信号：起通知作用；量：还可以用来表示资源的数量

当"量"没有限制时，它就是"计数型信号量"(Counting Semaphores)

当"量"只有0、1两个取值时，它就是"二进制信号量"(Binary Semaphores)

支持的动作："give"给出资源，计数值加1；"take"获得资源，计数值减1。

作用：简单性和效率：二值信号的机制简单，只需要一个计数器就可以表示资源是否可用，信号量的获取和释放不需要像队列一样创建、拷贝、存储和删除等操作，效率更高。资源的管理：非常适合用于表示有限资源的数量，如资源池中有多少资源可用。而对于那些不需要传递任何数据，只是单纯想同步任务执行顺序的情况，信号量是一个很好的选择。实现同步

二进制信号量跟计数型的唯一差别，就是计数值的最大值被限定为1。

10.信号量函数

创建二进制信号量：

创建计数型信号量：

删除信号量：

Give和Take：

Give（+1）：

Take（-1）：

11.信号量和队列的区别

信号量本质就是一种队列，它相比队列而言不具备读写功能，只具备了计数功能，可以看做是一个票数，可实现计数的加或减，同时它会提供了等待链表，就我想要获取信号量，但信号量已经不够的情况下，我可以等待，等待它“发票”，但提供票数的人不需要等待，只需要发或者不发。