FreeRTOS 同步机制的消息传递模式

最新推荐文章于 2025-11-06 14:47:14 发布

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#嵌入式 #FreeRTOS

在 FreeRTOS 中，不同同步机制的消息或事件传递模式（1 对 1 或 1 对多）由其设计特性决定。以下是详细分析：

1.消息队列（Queue）

● 传递模式：1V1（单播）
● 行为：每个消息只能被一个任务接收。
● 场景：
● 生产者任务向队列发送一条消息后，队列中存储该消息；消费者任务调用 xQueueReceive 取出消息后，该消息从队列中删除。
● 多生产者 + 多消费者：多个任务可同时向队列发送消息，多个任务也可同时等待接收消息，但每条消息仅被一个任务消费。
● 示例：
● 3 个传感器任务（生产者）向队列发送数据，1 个数据处理任务（消费者）读取数据。
● 每条传感器数据仅被处理一次，未被其他任务重复处理。

2.信号量（Semaphore）

● 传递模式：
● 二进制信号量：1V1
● 行为：释放信号量后，仅唤醒一个等待任务（优先级最高或等待时间最长的任务）。
● 场景：中断服务程序（ISR）释放信号量，通知一个任务处理事件（如数据接收完成）。
● 计数信号量：1Vn（有限多播）
● 行为：每次释放信号量增加计数值，允许多个任务获取信号量（每个任务获取后计数值减 1）。
● 场景：管理多个共享资源（如缓冲池中的 5 个缓冲区，多个任务可并发申请使用）。

3. 事件组（Event Group）

● 传递模式：1Vn（广播）
●本质：位掩码（bitmask），允许任务等待多个事件中的任意组合（逻辑与/或）。
●特性：每个事件对应一个位（如BIT0表示“按键按下”，BIT1表示“数据接收完成”）。
●支持多任务同时等待和设置事件。
● 行为：设置事件位后，所有等待该事件位的任务（满足条件）均被唤醒。
● 场景：
● 一个任务设置事件位 BIT0（如“网络连接成功”），多个等待 BIT0 的任务同时被触发。
● 任务可等待多个事件位的组合（如 BIT0 | BIT1），满足逻辑条件时触发。

4. 任务通知（Task Notification）

● 传递模式：1V1（严格单播）
●本质：直接向任务发送通知（类似轻量级信号量或事件），无需创建额外对象。
●特性：每个任务自带一个通知值（32位）和一个通知状态（pending/not pending）。
○支持计数器模式（模拟计数信号量）或位掩码模式（模拟事件组）。
○轻量高效：比队列或信号量节省内存，速度更快。
● 行为：通知直接发送给指定任务，仅该任务可接收通知。
● 场景：
● 中断向特定任务发送通知（如“定时器超时”），无需全局信号量或队列。
● 轻量级同步场景，替代二进制信号量（如任务间一对一事件触发）。