FreeRTOS_直接任务通知(Driect Task Notifications)

最新推荐文章于 2024-10-24 19:55:54 发布
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分类专栏： FreeRTOS 文章标签： 单片机
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1、简介

我们使用队列、信号量、事件组时，都需要提前创建对应的结构体，双方通过中间的结构体进行通信。
在这里插入图片描述
使用任务通知时，允许一个任务直接通知另一个任务进行操作，不需要经过中间结构体。任务通知的结构体是由FreeRTOS内核在任务创建时自动创建的，并且会直接关联到相应的任务句柄上。（TCB结构体中包括两个成员：一个8位的通知状态变量；一个32位的通知值变量）
在这里插入图片描述

  • ISR只能发送任务通知，无法接收任务通知。
  • 通知的数据只能由相应的任务独享。
  • 发送方无法进入堵塞状态，接收方可以堵塞等待。

2、TCB成员

TCB（Task Control Block）结构体中有两个成员：

  • uint8_t类型，用来表示通知状态
  • uint32_t类型，用来表示通知值
typedef struct tskTaskControlBlock
{
     ···
	#if( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS == 1 )
		volatile uint32_t ulNotifiedValue;
		volatile uint8_t ucNotifyState;
	#endif
    ···
} tskTCB;

通知状态有以下三种取值：

  • taskNOT_WAITING_NOTIFICATION 表示接收任务未等待任何通知
  • taskWAITING_NOTIFICATION 表示接收任务当前正在等待通知
  • taskNOTIFICATION_RECEIVED 表示接收任务已经收到通知。

通知值可以有很多类型：

  • 计数值
  • 位（类似事件组）
  • 任意数值

所以任务通知可以取代信号量、事件组使用。

3、任务通知API

任务通知也有两套函数，一套简化版、一套专业版。

简化版本专业版本
发送通知xTaskNotifyGive/ vTaskNotifyGiveFromISRxTaskNotify /xTaskNotifyFromISR
等待通知ulTaskNotifyTakexTaskNotifyWait

3.1、简化版

3.1.1、xTaskNotifyGive（）

发送通知：

  • 使得通知值加一
  • 使对应任务的通知状态变为taskNOTIFICATION_RECEIVED ，表示接收到数据了。
/*任务用*/
BaseType_t xTaskNotifyGive( TaskHandle_t xTaskToNotify );
/*ISR用*/
void vTaskNotifyGiveFromISR( 
		TaskHandle_t xTaskHandle,
	    BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
参数描述
xTaskToNotify任务句柄，表示给哪个任务发通知
pxHigherPriorityTaskWoken被通知的任务，可能正处于阻塞状态。 此函数发出通知后，会把它从阻塞状态切换为就绪态。 如果被唤醒的任务的优先级，高于当前任务的优先级， 则"*pxHigherPriorityTaskWoken"被设置为pdTRUE， 这表示在中断返回之前要进行任务切换。
返回值xTaskNotifyGive返回pdPASS ;vTaskNotifyGiveFromISR无返回值

3.1.2、ulTaskNotifyTake（）

接收通知：

  • 如果通知值等于0，可以进入阻塞；若通知值大于0，则进入就绪态
  • 在函数返回前，可以将通知值减一或清零
  • 相当于二进制、计数型信号量。
uint32_t ulTaskNotifyTake( 
		BaseType_t xClearCountOnExit, 
		TickType_t xTicksToWait );
参数描述
xClearCountOnExitpdTRUE：函数返回前将通知值清零；pdFALSE，若通知值大于0，将其减一
xTicksToWait如果无法获得通知，可以进入阻塞态，xTicksToWait 表示阻塞时间。若设为0，则会直接返回；若设为portMAX_DELAY，则一直等待到有通知。
返回值函数返回之前，在清零或减一之前的通知值。 如果xTicksToWait非0，则返回值有2种情况： 1. 大于0：在超时前，通知值被增加了 2. 等于0：一直没有其他任务增加通知值，最后超时返回0

3.2、专业版

专业版本的发送通知函数xTaskNotify可以实现更多的功能：

  • 让接收任务的通知值加一：这时 xTaskNotify() 等同于 xTaskNotifyGive()
  • 设置接收任务的通知值的某一位、某些位，这就是一个轻量级的、更高效的事件组
  • 把一个新值写入接收任务的通知值：上一次的通知值被读走后，写入才成功。这就是轻量级的、长度为1的队列
  • 用一个新值覆盖接收任务的通知值：无论上一次的通知值是否被读走，覆盖都成功。类似 xQueueOverwrite() 函数，这就是轻量级的邮箱。

接收通知函数功能：

  • 可以让任务等待(可以加上超时时间)，等到任务状态为"pending"(也就是有数据)
  • 还可以在函数进入、退出时，清除通知值的指定位

3.2.1、xTaskNotify（）

发送通知函数：

/*任务中使用*/
BaseType_t xTaskNotify( 
		TaskHandle_t xTaskToNotify,
		uint32_t ulValue, 
 		eNotifyAction eAction );
/*ISR中使用*/
BaseType_t xTaskNotifyFromISR( 
		TaskHandle_t xTaskToNotify,
		uint32_t ulValue, 
		eNotifyAction eAction, 
		BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
参数描述
xTaskToNotify任务句柄，表示给哪个任务发通知
ulValue参数ulValue的使用由 eAction决定
eAction见下表
pxHigherPriorityTaskWoken一旦pxHigherPriorityTaskWoken 被设置为 pdTRUE，FreeRTOS 内核将根据被通知任务的优先级和其他任务的优先级进行上下文切换，将控制权交给被唤醒的高优先级任务。这样可以确保高优先级任务尽快运行，提高系统的响应性和实时性
返回值pdPASS：成功

eAction 参数说明：

eAction 取值描述
eNoAction仅仅是更新通知状态为"pending"，未使用ulValue。 这个选项相当于轻量级的、更高效的二进制信号量。
eSetBits通知值 = 原来的通知值
eIncrement通知值 = 原来的通知值 + 1，未使用ulValue。 相当于轻量级的、更高效的二进制信号量、计数型信号量。 相当于**xTaskNotifyGive()**函数。
eSetValueWithoutOverwrite不覆盖。 如果通知状态为"pending"(表示有数据未读)， 则此次调用xTaskNotify不做任何事，返回pdFAIL。 如果通知状态不是"pending"(表示没有新数据)， 则：通知值 = ulValue。
eSetValueWithOverwrite覆盖。 无论如何，不管通知状态是否为"pendng"， 通知值 = ulValue。

3.2.2、xTaskNotifyWait（）

接收通知函数：

BaseType_t xTaskNotifyWait( 
		uint32_t ulBitsToClearOnEntry, 
		uint32_t ulBitsToClearOnExit, 
		uint32_t *pulNotificationValue, 
		TickType_t xTicksToWait );
参数描述
ulBitsToClearOnEntry在等待事件发生之前，需要清除旧通知值的特定位。只有当通知状态不是"pending"时，才会执行清零操作。 如果传入值是 0x01，表示要清除通知值的 bit0。如果传入值是 0xffffffff 或者 ULONG_MAX，表示要清除所有位，即将通知值设置为0
ulBitsToClearOnExit在函数退出前，如果不是因为超时推出，而是因为得到了数据而退出时： 通知值 = 通知值 & ~(ulBitsToClearOnExit)。 在清除某些位之前，通知值先被赋给"*pulNotificationValue"。 比如入0x03，表示清除通知值的bit0、bit1； 传入0xffffffff即ULONG_MAX，表示清除所有位，即把值设置为0
pulNotificationValue用来取出通知值。 在函数退出时，使用ulBitsToClearOnExit清除之前，把通知值赋给"*pulNotificationValue"。 如果不需要取出通知值，可以设为NULL
xTicksToWait任务进入阻塞态的超时时间，它在等待通知状态变为"pending"。 0：不等待，即刻返回； portMAX_DELAY：一直等待，直到通知状态变为"pending"； 其他值：Tick Count，可以用*pdMS_TO_TICKS()*把ms转换为Tick Count
返回值pdPASS：成功 这表示xTaskNotifyWait成功获得了通知： pdFAIL：没有得到通知。
FreeRTOS基础九：任务通知
luliplus的博客
11-14 319
简介 总体上来说，FreeRTOS应用由多个任务和中断函数构成。任务与任务，任务与中断函数之间可能需要通信（或者是同步，广义上来说同步也属于通信）。前面我们已经介绍了使用一些通信媒介对象，如队列，事件组以及信号量来完成通信或者同步。 通过队列，事件组以及信号量来完成通信，都需要创建一个通信媒介对象，通信的内容会经过这个通信媒介对象来传递，例如任务A向队列中放数据，然后队列B从队列中读取数据。这种通信方式属于间接通信。 本章介绍的任务通知（Task Notifications）技术，属于直接通信技术
FreeRTOS-TaskNotify
stone_mj的博客
04-07 2774
9.1本章介绍与范围 已经看到，使用FreeRTOS的应用程序被构造为一组独立的任务，并且这些任务很可能必须彼此通信，以便它们可以共同提供有用的系统功能。 通过中介对象进行通信 本书已经描述了任务之间可以相互通信的各种方式。 到目前为止描述的方法需要创建通信对象。 通信对象的示例包括队列，事件组和各种不同类型的信号量。 使用通信对象时，事件和数据不会直接发送到接收任务或接收ISR，而是会发送到通信对象。 同样，任务和ISR从通信对象接收事件和数据，而不是直接从发送事件或数据的任务或ISR接收...
FreeRTOS_任务通知
light_2025的博客
11-06 628
当任务通知用于替代二值信号量的时候任务通知值就会代替信号量值，函数 ulTaskNotifyTake() 就可以代替信号量获取函数 xSemaphoreTake()，函数 ulTaskNotifyTake() 的参数 xClearCountOnExit 设置为 pdTRUE。pxHigherPriorityTaskWoken： 记退出此函数以后是否进行任务切换，这个变量的值函数会自动设置，用户不用进行设置，用户只需要提供一个变量来保存这个值就可以了。
【FreeRTOS篇】任务通知
m0_66492811的博客
08-21 380
任务通知
FreeRTOS学习笔记 & 任务通知
hulongjie123的博客
05-01 363
从 V8.2.0 版本开始，FreeRTOS 新增了任务通知这个功能，可以使用任务通知来代替信号量、消息队列、事件组等这些东西。使用任务通知的话效率会更高每个任务都有一个32 位的通知值，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、事件组，也可以替代长度为 1 的队列（可以保存一个 32 位整数或指针值）。相对于以前使用 FreeRTOS 内核通信的资源，必须创建队列、二进制信号量、计数信号量或事件组的情况，使用任务通知显然更灵活。
FreeRTOS任务管理_FreeRTOS任务管理_freertos_freertos任务_任务管理_野火freertos_
10-04
10. **任务通知（Task Notifications）**：这是一种轻量级的通信机制，允许任务间无需同步原语进行简单的通知。 在"野火开发板"上实现FreeRTOS任务管理，通常涉及以下步骤： 1. 初始化FreeRTOS系统。 2. 创建任务...
FreeRTOS_Reference_Manual_V10.0.0.pdf_freertos_
09-29
这个“FreeRTOS_Reference_Manual_V10.0.0.pdf”文档是FreeRTOS的官方用户手册，对于理解和使用FreeRTOS至关重要。 在FreeRTOS中，实时性是指系统的响应时间与系统事件的发生具有直接关系，而不是等待所有任务完成...
MiWi_Task.zip_freertos_miwi_task_zip
09-20
MiWi(Task)是一个基于FreeRTOS操作系统实现的无线通信任务，主要用于在嵌入式设备间建立低功耗、短距离的无线连接。MiWi，全称为Micro Wireless Network Protocol，是Microchip公司推出的一种专为微控制器设计的网络...
debt_counter_plans.zip_freertos_freertos任务_freertos源码
09-19
FreeRTOS 是一个源码公开的免费的嵌入式...本文主要阐述FreeRTOS 系统中的任务调&#64001 机制、时间管&#63972 机 制、任务管&#63972 机制以及内存分配策&#63862 的实现原&#63972 ，并指出FreeRTOS 在应用中的优缺点。
FreeRTOS中文实用教程.zip_FREERTOS 中文_freertos_rtos_rtos 中文教程_rtos教程
09-24
1. **任务（Task）**：FreeRTOS 的核心是任务管理，任务是执行特定操作的独立线程。每个任务都有自己的堆栈，并在调度器的控制下执行。 2. **任务调度器（Task Scheduler）**：根据优先级分配CPU时间给各个任务，...
第十七章 FreeRTOS的任务通知
m0_66317799的博客
10-06 167
FreeRTOS的每个任务都有一个32位的通知值，任务控制块中的成员变量ulNotifiedValue就是这个通知值。任务通知是一个事件，假如某个任务通知的接收任务，因为等待任务通知而阻塞的话，则向这个接收任务发送任务通知，就会解除这个任务的阻塞状态。使用任务通知时，任务结构体TCB中就包含了内部对象，可以直接接收别人发过来的"通知"1.1 任务通知值的更新方式① 不覆盖接收任务的通知值 (如果上次发送给接收任务的通知还没有被处理)。② 覆盖接收任务的通知值。
FreeRTOS-任务通知详解
k666499436的博客
05-24 5003
本文的重点主要有两点：1.搞明白任务通知的三个状态(实现任务通知的关键)，2.明白任务通知的优缺点，以及任务通知模拟出来的队列、信号量、事件组与真实的有何区别。
FreeRTOS(任务通知)
m0_70987863的博客
07-24 346
FreeRTOS(任务通知)
【FreeRTOS】任务通知
c-coder的博客
02-06 867
任务通知是 FreeRTOS 从 V8.2.0版本开始推出的新功能，每个任务都有一个32位的通知值，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、时间组、长度为1 的队列。任务通知比信号量等IPC通信方式解决阻塞的任务要快45%，并且更加节省RAM内存空间，任务通知无需创建队列。
FreeRTOS 任务通知
Bit_Dong的博客
05-02 1371
任务通知在 FreeRTOS 中是一个可选的功能，要使用任务通知的话就需要将宏configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 定义为 1。FreeRTOS 的每个任务都有一个 32 位的通知值，任务控制块中的成员变量 ulNotifiedValue就是这个通知值。任务通知是一个事件，假如某个任务通知的接收任务因为等待任务通知而阻塞的话，向这个接收任务发送任务通知以后就会解除这个任务的阻塞状态。
FreeRTOS——任务通知（task notification）
weixin_63780683的博客
11-18 1063
【代码】FreeRTOS——任务通知（task notification）
FreeRTOS：任务通知
立于皓月之边，不弱星光之势
06-18 865
FreeRTOS：任务通知
FreeRTOS学习-任务通知（Task Notification）
Duran.L的专栏
05-03 650
任务通知本质上就是一种进程间通信机制。之前的文章介绍的消息队列、事件组、信号量等都是一种间接的通信方式，而任务通知则是更加直接的方式，允许两个任务（或中断和任务）之间直接通信。
freertos的任务通知
ptw1992的博客
10-24 1061
使用FreeRTOS的应用程序被构造为一组独立的任务，这些自主任务很可能必须相互通信，以便共同提供有用的系统功能。
FreeRTOS_socket
最新发布
02-07
### FreeRTOS Socket 使用方法及示例 #### 一、FreeRTOS中的Socket API概述 在嵌入式系统开发中，网络通信是不可或缺的一部分。FreeRTOS提供了丰富的API用于TCP/IP协议栈操作，其中包括Socket接口。这些接口允许开发者创建基于TCP或UDP的应用程序[^1]。 对于FreeRTOS环境下的socket编程来说，主要涉及如下几个核心函数： - `FreeRTOS_socket()`：创建一个新的套接字实例。 - `FreeRTOS_bind()` ：绑定本地地址到已创建的套接字上。 - `FreeRTOS_listen()`: 对于服务器端而言，在给定监听队列长度的情况下使套接字进入监听状态等待连接请求到来。 - `FreeRTOS_accept()` : 接受来自客户端的新连接并返回新的连接描述符。 - `FreeRTOS_connect()` : 客户端调用此函数发起与远程主机之间的连接建立过程。 - `FreeRTOS_sendto()/FreeRTOS_write()` 和 `FreeRTOS_recvfrom()/FreeRTOS_read()` 分别用来发送/接收数据报文或者流形式的数据包。 - `FreeRTOS_closesocket()` : 关闭不再使用的套接字资源释放相关联的所有内存空间。 #### 二、简单TCP Server实现案例 下面给出一段简单的TCP服务端代码片段作为例子展示如何利用上述提到的一些基本API完成一个可以接受外部设备连接的服务端应用逻辑: ```c #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "semphr.h" #include "lwip/api_shell.h" #define SERVER_PORT (80) void prvTCPServerTask(void *pvParameters) { struct freertos_sockaddr server_addr; int listen_fd, new_conn_fd; /* 创建监听套接字 */ if ((listen_fd = FreeRTOS_socket(FREERTOS_AF_INET, FREERTOS_SOCK_STREAM, FREERTOS_IPPROTO_TCP)) != FREERTOS_INVALID_SOCKET) { memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = FREERTOS_AF_INET; server_addr.sin_port = FreeRTOS_htons(SERVER_PORT); /* 绑定地址信息至套接字 */ if (FreeRTOS_bind(listen_fd, &server_addr, sizeof(server_addr)) == 0) { /* 开始监听传入连接 */ if (FreeRTOS_listen(listen_fd, 5) == 0) { while (1) { /* 阻塞直到有新连接到达 */ new_conn_fd = FreeRTOS_accept(listen_fd, NULL, 0); if (new_conn_fd >= 0) { char buffer[64]; /* 处理接收到的消息 */ size_t received_bytes = FreeRTOS_recv(new_conn_fd, buffer, sizeof(buffer), 0); if(received_bytes>0){ //处理消息... /* 发送响应 */ const char* response="HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type:text/html;charset=UTF-8\r\nConnection:close\r\n\r\n<html><body>Hello from FreeRTOS TCP Server!</body></html>"; FreeRTOS_send(new_conn_fd,response,strlen(response),0); } /* 关闭当前会话对应的套接字 */ FreeRTOS_closesocket(new_conn_fd); } } } /* 清理工作 */ FreeRTOS_closesocket(listen_fd); } } } ``` 这段代码展示了怎样通过FreeRTOS提供的API构建一个能够回应HTTP GET请求的基础版Web服务器。当浏览器访问运行着该任务的目标板卡IP地址加上指定端口号时（例如http://192.168.x.y:80），将会看到一条欢迎语句显示出来。
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