【FreeRTOS】12 任务通知——更省资源的同步方式

我们之前讲过信号量、消息队列、事件标志组，它们都可以实现任务间的通信和同步。本节我们讲解任务通知（Task Notifications），它是freeRTOS中实现的另一种通信和同步的方法，在一定程度上可以代替信号量、消息队列、事件标志组的功能；而且任务通知所需要的资源更少、执行速度更快。

1）freeRTOS中的任务通知

freeRTOS的任务通知，和信号量、消息队列、事件标准组一样，也是一种可以阻塞任务的事件。

每个任务对应有一个任务通知，任务可以在等待自己对应的任务通知时被阻塞，向该任务通知发送通知可以唤醒该任务；

任务通知的值，就是任务控制块结构体中的变量ulNotifiedValue，32bit；这也说明了任务通知是和任务一一对应的；

更新任务通知的值ulNotifiedValue，可以有多种方式：覆盖旧通知值、（如果上次未处理则）不覆盖旧通知值、更新任务通知的某几个bit、增加任务通知值。

灵活运用更新任务通知值的方法，可以使任务通知实现信号量、消息队列、事件标志组等的功能。

例如：向某个任务发送一个信号量，可以通过将该任务的通知值加1实现；获取信号量，可以将该任务的通知值减1实现；

向某个任务的通知值中写入一个数据，相对于向该任务发送了一个长度为1的消息；

设置某个任务通知值的bit0~bit31，可以实现事件标志组。

任务通知实现的信号量、消息队列、事件标志组，比之前讲过的实现方法占用内存更少、执行速度更快；但是，正是由于任务通知是和任务一一对应的，而且它只有一个32bit的变量ulNotifiedValue来传递信息，使用时有一些限制：

a) 不能同时使用任务通知来传递多个信息，也就是说同一时间对于某个任务，只能实现一个“信号量”或“消息队列”或“事件标志组”的作用；

b) 使用任务通知时，不支持发送信息的超时等待（这一点和之前讲过的信号量、消息队列、事件标志组不同，它们是可以支持超时等待的）。

使用任务通知功能，需要在FreeRTOS.h文件中，将configUSE_TASK_NOTIFICATIONS宏定义为1。

2)常用的任务通知函数

任务通知的值ulNotifiedValue是每个任务在创建时,任务控制块中就生成的,所以不需用户定义（这和信号量、消息队列、事件标志组等是不同的，它们都需要定义后再使用）。

几个常用的任务通知函数如下:

发送通知:

BaseType_t xTaskNotify(TaskHandle_t xTaskToNotify, uint32_t ulValue, eNotifyAction eAction ); //三个参数依次为:任务句柄、任务通知值、任务通知值更新方法；

其中，最后一个参数，任务通知值更新方法，是一个枚举值，在task.h文件中定义：

typedef enum

{

    eNoAction = 0, //未使用，不更新

    eSetBits, //更新指定的bit为1

    eIncrement, //通知值加1

    eSetValueWithOverwrite, //覆写的方式更新通知值

    eSetValueWithoutOverwrite //不覆写通知值

} eNotifyAction;

BaseType_t xTaskNotifyGive( TaskHandle_t xTaskToNotify ); //发送通知，参数为任务句柄，对应任务通知值加1

BaseType_t xTaskNotifyAndQuery( TaskHandle_t xTaskToNotify, uint32_t ulValue, eNotifyAction eAction, uint32_t * ulPreviousNotificationValue); //该函数和xTaskNotify很相似，多一个最后的参数，用来返回更新前的通知值

上述几个发送任务通知的函数都是在任务中使用的，如果需要在中断中使用，需要用带后缀ISR的一套函数。

获取通知：

uint32_t ulTaskNotifyTake( BaseType_t xClearCountOnExit, TickType_t xTicksToWait );

/*获任务通知；xClearCountOnExit参数为pdFALSE时任务通知值减1（类似计数信号量），参数为pdTRUE时任务通知值清零（类似二值信号量）；该函数更适用于任务通知用作信号量时*/

BaseType_t xTaskNotifyWait( uint32_t ulBitsToClearOnEntry, uint32_t ulBitsToClearOnExit, uint32_t * pulNotificationValue, TickType_t xTicksToWait );

/*获取任务通知，函数在执行前，将ulBitsToClearOnEntry的值取反后，和通知值相与来改变通知值；在函数退出前，将ulBitsToClearOnExit的值取反后，和通知值相与来改变通知值；参数pulNotificationValue用来保存任务通知值，参数xTicksToWait为等待时间；该函数更适用于任务通知作为消息队列或者事件标志组时*/

3）编程试验1——任务通知模拟信号量

我们先来编程试验使用任务通知模拟信号量的功能。

在cubemx中配置时，使能任务通知功能：

也可以在keil工程里自己创建宏定义：

创建三个任务：

任务的实现如下：

Task02每1s发送一个任务通知，Task03则循环等待任务通知，defaultTask没有使用：

这个程序的输出如下所示：

尽管Task03的优先级最高，但是由于任务通知的阻塞作用，起到了信号量的作用，task02每发送一次任务通知，task03才能打印一次输出：

4）编程试验2——任务通知模拟事件标志组

我们仍然在上一个例子的基础上改写，如下图所示：

Task02每隔1s发送一个任务通知，先置bit0为1，再置bit1为1：

Task03循环等待通知，等待函数中，进入时不改变通知值，退出时将通知值清零；等到通知时，将当前的通知值打印输出：

这个程序运行结果如下所示，task03按预期打印出了1和2的通知：

好了，本节的内容就到这里了。

如果觉得有用可以关注作者微信号“小白白学电子”，在公众号可以找到代码和资料下载地址：