FreeRTOS操作系统学习——任务通知-编程知识

任务通知介绍

所谓任务通知，也可以反过来通知任务。在以往使用队列，信号量，事件组等等方法时，我们并不知道对方是谁，而在使用任务通知时，可以明确指定通知哪个任务。使用任务通知时，任务结构体的TCB就包含了内部对象，可以直接接收到别人发来的通知。

FreeRTOS 从 V8.2.0 版本开始提供任务通知这个功能，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、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。

优势

效率更高：使用任务通知来发送事件、数据给某个任务时，效率更高。比队列、信号量、事件组都有大的优势。
更节省内存：使用其他方法时都要先创建对应的结构体，使用任务通知时无需额外创建结构体。

限制

不能发送数据给 ISR：
ISR 并没有任务结构体，所以无法使用任务通知的功能给 ISR 发送数据。但是
ISR 可以使用任务通知的功能，发数据给任务。
数据只能给该任务独享
使用队列、信号量、事件组时，数据保存在这些结构体中，其他任务、 ISR 都可以访问这些数据。使用任务通知时，数据存放入目标任务中，只有它可以访问这些数据。在日常工作中，这个限制影响不大。因为很多场合是从多个数据源把数据发给某个任务，而不是把一个数据源的数据发给多个任务。
无法缓冲数据
使用队列时，假设队列深度为 N，那么它可以保持 N 个数据。
使用任务通知时，任务结构体中只有一个任务通知值，只能保持一个数据。
无法广播给多个任务
使用事件组可以同时给多个任务发送事件。
使用任务通知，只能发个一个任务。
如果发送受阻，发送方无法进入阻塞状态等待
假设队列已经满了，使用 xQueueSendToBack()给队列发送数据时，任务可以进入阻塞状态等待发送完成。使用任务通知时，即使对方无法接收数据，发送方也无法阻塞等待，只能即刻返回错误

任务通知使用

任务结构体

每个任务都有一个结构体： TCB(Task Control Block)，里面有 2 个成员：

一个是 uint8_t 类型，用来表示通知状态
一个是 uint32_t 类型，用来表示通知值

typedef struct tskTaskControlBlock
{
......
/* configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES = 1 */
volatile uint32_t ulNotifiedValue[ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];
volatile uint8_t ucNotifyState[ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];
}tskTCB；

通知状态有3种取值：

taskNOT_WAITING_NOTIFICATION：任务没有在等待通知
taskWAITING_NOTIFICATION：任务在等待通知
taskNOTIFICATION_RECEIVED：任务接收到了通知，也被称为 pending(有数据了，待处理)

通知值可以有很多种类型：

计数值
位(类似事件组)
任意数值

操作函数

任务通知有 2 套函数，简化版、专业版，列表如下：

简化版函数的使用比较简单，它实际上也是使用专业版函数实现的
专业版函数支持很多参数，可以实现很多功能

xTaskNotifyGive
在任务中使用 xTaskNotifyGive 函数，在 ISR 中使用 vTaskNotifyGiveFromISR 函数，都是直接给其他任务发送通知。使得通知值加一，并且使得通知状态变为“pending”，也就是taskNOTIFICATION_RECEIVED。

BaseType_t xTaskNotifyGive( TaskHandle_t xTaskToNotify );
void vTaskNotifyGiveFromISR( TaskHandle_t xTaskHandle, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

在这里插入图片描述

ulTaskNotifyTake
可以使用ulTaskNotifyTake函数来取出通知值，如果通知值等于 0，则阻塞(可以指定超时时间)，当通知值大于 0 时，任务从阻塞态进入就绪态。在 ulTaskNotifyTake 返回之前，还可以做些清理工作：把通知值减一，或者把通知值清零。

uint32_t ulTaskNotifyTake( BaseType_t xClearCountOnExit, TickType_t xTicksToWait );

在这里插入图片描述
xTaskNotify
xTaskNotify 与 xTaskNotifyGive 函数功能类似，但是功能更强大，可以使用不同参数实现各类功能，比如：

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。

BaseType_t xTaskNotify( TaskHandle_t xTaskToNotify, uint32_t ulValue, eNotifyAction eAction );

在这里插入图片描述

BaseType_t xTaskNotifyFromISR
( 
TaskHandle_t xTaskToNotify,
uint32_t ulValue,
eNotifyAction eAction,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken 
);

xTaskNotifyFromISR 函数跟 xTaskNotify 很类似，就多了最后一个参数
pxHigherPriorityTaskWoken。在很多ISR函数中，这个参数的作用都是类似的，使用场景如下：
在这里插入图片描述

xTaskNotifyWait
在这里插入图片描述