FreeRTOS源码分析-10 互斥信号量

目录

1 事件标志组概念及其应用

1.1 事件标志组定义

1.2 FreeRTOS事件标志组介绍

1.3 FreeRTOS事件标志组工作原理

2 事件标志组应用

2.1 功能需求

2.2 API

 2.3 功能实现

3 事件标志组原理

3.1 事件标志组控制块

3.2 事件标志组获取标志位

3.3 等待事件标志触发

3.4 事件标志组设置标志位

3.5 事件标志组任务同步

1 事件标志组概念及其应用

1.1 事件标志组定义

门钥匙代表或的问题，每个都可以开启
公交车代表与的问题，到齐了才可以走

 

FreeRTOS事件标志组一共8个bit。

如Task 1或Tast 2去触发第1位，第1位或第三位能触发任务Task3

如Task 6、7、8同时置位触发Task 4

1.2 FreeRTOS事件标志组介绍

任务可以和事件标志组进行关联，如bit23，任务阻塞等待消息，和消息队列一样有个超时机制

当任意任务或者中断触发置位的时候，任务会从阻塞变为就绪态。

1.3 FreeRTOS事件标志组工作原理

 创建事件控制块，关联事件，等待事件触发

2 事件标志组应用

2.1 功能需求

  • 1、使用事件标志组检测多个按键输入（K3、K4、K5、K6）
  • 2、当检测到任何一个按键按下，串口打印输出按键信息
  • 3、当4路按键都已经按下，触发蜂鸣器报警

2.2 API

CubeMX中未提供，需要自己创建

 EventBits_t 返回值返回的是所有24位的值

守护任务：处理操作系统不想在中断中处理的任务，是一种特殊类型的任务，它在系统中扮演着重要的角色。它被用于监控和处理FreeRTOS内部的错误和异常情况，以确保系统的稳定性。守护任务可以使用软件定时器来执行一些周期性的任务。通过创建一个周期性的软件定时器，守护任务可以在固定的时间间隔内执行特定的操作。例如，守护任务可以使用软件定时器来定期检查任务堆栈的使用情况、检测任务优先级错误或处理未处理的中断等。软件定时器提供了一种简便的方式来触发守护任务的执行，以确保系统中的重要任务得到及时处理。

中断中不允许上下文切换，都是由守护任务来执行的。

 使用WaitBits，会让任务进入阻塞态

 参数解释：

  • xEventGroup：事件组句柄，表示要操作的事件组。
  • uxBitsToWaitFor：等待的事件位，即需要等待其中的哪些事件发生。可以使用位掩码形式指定多个事件位。若指定为0，则表示不等待任何事件，直接返回当前事件组的位状态。
  • uxBitsToSet：设置的事件位，即在等待期间发生事件后，需要设置哪些事件位。同样，可以使用位掩码指定多个事件位。
  • xTicksToWait：等待的超时时间，以FreeRTOS的Tick单位表示。可以设置为portMAX_DELAY表示无限等待，或者具体的等待时间。

返回值：

  • 返回已经发生的事件位，即满足等待条件的事件。如果等待发生事件时超时，则返回0。

使用xEvetnGroupSync函数的具体步骤如下：

  1. 创建或获取一个事件组句柄。
  2. 使用xEvetnGroupSync函数等待指定的事件位。可以设置需要等待的事件位、需要设置的事件位和等待超时时间。
  3. 根据返回值判断等待是否成功，根据已发生的事件位执行相应的操作。

注意，xEvetnGroupSync函数是一个阻塞函数，即在等待期间会阻塞当前任务的执行。如果有其他任务在等待相同的事件组，则它们可能会被唤醒以执行后续操作。因此，在使用xEvetnGroupSync函数时需要谨慎设计，以避免出现死锁或优先级反转等问题。

 2.3 功能实现

STM32CubeMX功能配置

GPIO略

根据接口说明 ，事件标志组中断中需要开启守护任务

 

 

 

按键中断及事件标志组创建

//freertos.c//...略
#include "event_groups.h"EventGroupHandle_t KeyEventGroup; //全局变量句柄void MX_FREERTOS_Init(void) {//创建KeyEventGroup = xEventGroupCreate();if(KeyEventGroup == NULL){printf("KeyEventGroup Create Error\r\n");}//...略
}

按键检测任务和蜂鸣器报警任务

 

//gpio.c#include "event_groups.h"//...略
/*  
#define KEY3_EVENT_BIT  (1<<0)
#define KEY4_EVENT_BIT  (1<<1)
#define KEY5_EVENT_BIT  (1<<2)
#define KEY6_EVENT_BIT  (1<<3) typedef enum
{KEY_DOWN,KEY_UP,KEY_RESET}teKeyStatus;*/teKeyStatus KeyStatus;
extern EventGroupHandle_t KeyEventGroup;void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){if(Key3_Pin == GPIO_Pin){if(HAL_GPIO_ReadPin(Key3_GPIO_Port,Key3_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(10);if(HAL_GPIO_ReadPin(Key3_GPIO_Port,Key3_Pin) == GPIO_PIN_RESET){//设置事件xEventGroupSetBitsFromISR(KeyEventGroup,KEY3_EVENT_BIT,NULL);}}}if(Key4_Pin == GPIO_Pin){if(HAL_GPIO_ReadPin(Key4_GPIO_Port,Key4_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(10);if(HAL_GPIO_ReadPin(Key4_GPIO_Port,Key4_Pin) == GPIO_PIN_RESET){//设置事件xEventGroupSetBitsFromISR(KeyEventGroup,KEY4_EVENT_BIT,NULL);}}}if(Key5_Pin == GPIO_Pin){if(HAL_GPIO_ReadPin(Key5_GPIO_Port,Key5_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(10);if(HAL_GPIO_ReadPin(Key5_GPIO_Port,Key5_Pin) == GPIO_PIN_RESET){//设置事件xEventGroupSetBitsFromISR(KeyEventGroup,KEY5_EVENT_BIT,NULL);}}}if(Key6_Pin == GPIO_Pin){if(HAL_GPIO_ReadPin(Key6_GPIO_Port,Key6_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(10);if(HAL_GPIO_ReadPin(Key6_GPIO_Port,Key6_Pin) == GPIO_PIN_RESET){//设置事件xEventGroupSetBitsFromISR(KeyEventGroup,KEY6_EVENT_BIT,NULL);}}}
}

//freertos.cvoid Delay_Task(void const * argument)
{/* USER CODE BEGIN Delay_Task */EventBits_t KeyEventBits;/* Infinite loop */for(;;){KeyEventBits = xEventGroupWaitBits(KeyEventGroup,KEY3_EVENT_BIT|KEY4_EVENT_BIT|KEY5_EVENT_BIT|KEY6_EVENT_BIT,pdFALSE,pdFALSE,portMAX_DELAY);printf("Key is Down Key Event Bit is %x\r\n",KeyEventBits);osDelay(10);}
}void High_Task(void const * argument)
{EventBits_t KeyEventBits;for(;;){KeyEventBits = xEventGroupWaitBits(KeyEventGroup,KEY3_EVENT_BIT|KEY4_EVENT_BIT|KEY5_EVENT_BIT|KEY6_EVENT_BIT,pdTRUE,pdTRUE,portMAX_DELAY);	if(KeyEventBits == (KEY3_EVENT_BIT|KEY4_EVENT_BIT|KEY5_EVENT_BIT|KEY6_EVENT_BIT)){printf("Buzzer is Toggle\r\n");HAL_GPIO_TogglePin(Buzzer_GPIO_Port,Buzzer_Pin);}osDelay(10);}
}

3 事件标志组原理

3.1 事件标志组控制块

 

#define eventCLEAR_EVENTS_ON_EXIT_BIT	0x01000000UL		//表示退出是否清楚已经触发的标志位 25bit表示#define eventUNBLOCKED_DUE_TO_BIT_SET	0x02000000UL		//解除阻塞是否，已经设置标志位 26位#define eventWAIT_FOR_ALL_BITS			0x04000000UL		//是与逻辑还是或逻辑#define eventEVENT_BITS_CONTROL_BYTES	0xff000000UL		//用于分解出，事件标志组位使用typedef struct xEventGroupDefinition
{//事件标志组EventBits_t uxEventBits;//任务等待的列表List_t xTasksWaitingForBits;		/*< List of tasks waiting for a bit to be set. */
} EventGroup_t;

3.2 事件标志组获取标志位

 全局变量一定要保护，所以要进入临界段

#define xEventGroupGetBits( xEventGroup ) xEventGroupClearBits( xEventGroup, 0 )/*参数：1、控制块/句柄2、要清除位返回值：事件标志位*/ 1<<0
EventBits_t xEventGroupClearBits( EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToClear )
{
EventGroup_t *pxEventBits = ( EventGroup_t * ) xEventGroup;
EventBits_t uxReturn;/*1、进入临界段2、获取当前事件标志位3、清除要设置的事件标志位4、退出临界段5、返回事件标志组值*/taskENTER_CRITICAL();{/* The value returned is the event group value prior to the bits beingcleared. */uxReturn = pxEventBits->uxEventBits;/* Clear the bits. */pxEventBits->uxEventBits &= ~uxBitsToClear;}taskEXIT_CRITICAL();return uxReturn;
}/*参数：	1、事件控制块返回值：事件标志位*/
EventBits_t xEventGroupGetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup )
{
UBaseType_t uxSavedInterruptStatus;
EventGroup_t *pxEventBits = ( EventGroup_t * ) xEventGroup;
EventBits_t uxReturn;//禁止中断 带返回值uxSavedInterruptStatus = portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR();{//获取事件标志位uxReturn = pxEventBits->uxEventBits;}//恢复中断，在进入禁止之前的状态portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( uxSavedInterruptStatus );return uxReturn;
}

3.3 等待事件标志触发

 复位列表项：表示事件信息

/*参数：1、事件控制块2、要等待出发的标志位3、退出是否要清除4、与逻辑还是或逻辑5、阻塞等待时间返回值：当前事件标志位
*/
EventBits_t xEventGroupWaitBits( EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToWaitFor, const BaseType_t xClearOnExit, const BaseType_t xWaitForAllBits, TickType_t xTicksToWait )
{
EventGroup_t *pxEventBits = ( EventGroup_t * ) xEventGroup;
EventBits_t uxReturn, uxControlBits = 0;
BaseType_t xWaitConditionMet, xAlreadyYielded;
BaseType_t xTimeoutOccurred = pdFALSE;//挂起调度器vTaskSuspendAll();{//获取当前的事件标志位const EventBits_t uxCurrentEventBits = pxEventBits->uxEventBits;/* 检查是否触发 参数：	1、当前的事件标志位2、要等待触发的事件标志位3、触发逻辑？？？返回值：	pdFALSE  pdTRUE*/xWaitConditionMet = prvTestWaitCondition( uxCurrentEventBits, uxBitsToWaitFor, xWaitForAllBits );if( xWaitConditionMet != pdFALSE ){/* 已经触发 */uxReturn = uxCurrentEventBits;xTicksToWait = ( TickType_t ) 0;/* 清楚已经触发的标志 */if( xClearOnExit != pdFALSE ){pxEventBits->uxEventBits &= ~uxBitsToWaitFor;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}}else if( xTicksToWait == ( TickType_t ) 0 ){/* 不需要超时，直接返回标志位. */uxReturn = uxCurrentEventBits;}else{/* 事件没有触发，并且需要超时*/if( xClearOnExit != pdFALSE ){//uxControlBits = 0x01000000UL;uxControlBits |= eventCLEAR_EVENTS_ON_EXIT_BIT;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}if( xWaitForAllBits != pdFALSE ){//uxControlBits = 0x05000000UL;uxControlBits |= eventWAIT_FOR_ALL_BITS;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}/* 把任务添加到事件列表中参数：1、列表的地址2、传入列表项值3、任务阻塞时间*/vTaskPlaceOnUnorderedEventList( &( pxEventBits->xTasksWaitingForBits ), ( uxBitsToWaitFor | uxControlBits ), xTicksToWait );uxReturn = 0;traceEVENT_GROUP_WAIT_BITS_BLOCK( xEventGroup, uxBitsToWaitFor );}}//恢复调度器xAlreadyYielded = xTaskResumeAll();//再次判断是否需要超时if( xTicksToWait != ( TickType_t ) 0 ){if( xAlreadyYielded == pdFALSE ){//进行上下文切换 ->pendSVportYIELD_WITHIN_API();}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}/* 任务已经恢复1、复位列表项中的值  复位为任务有优先级*/uxReturn = uxTaskResetEventItemValue();//是不是通过事件置位解除的任务if( ( uxReturn & eventUNBLOCKED_DUE_TO_BIT_SET ) == ( EventBits_t ) 0 ){//进入临界段taskENTER_CRITICAL();{/* 获取当前事件位. */uxReturn = pxEventBits->uxEventBits;/* 再此判断是否已经置位 */if( prvTestWaitCondition( uxReturn, uxBitsToWaitFor, xWaitForAllBits ) != pdFALSE ){//如果需要清除，清除触发后的标志位if( xClearOnExit != pdFALSE ){pxEventBits->uxEventBits &= ~uxBitsToWaitFor;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}}taskEXIT_CRITICAL();xTimeoutOccurred = pdFALSE;}else{/* The task unblocked because the bits were set. */}/* 返回当前事件标志位. */uxReturn &= ~eventEVENT_BITS_CONTROL_BYTES;}traceEVENT_GROUP_WAIT_BITS_END( xEventGroup, uxBitsToWaitFor, xTimeoutOccurred );return uxReturn;
}

3.4 事件标志组设置标志位

 

/*参数：1、事件控制块2、要设置的事件位返回值：1、当前事件标志位
*/
EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToSet )
{
ListItem_t *pxListItem, *pxNext;
ListItem_t const *pxListEnd;
List_t *pxList;
EventBits_t uxBitsToClear = 0, uxBitsWaitedFor, uxControlBits;
EventGroup_t *pxEventBits = ( EventGroup_t * ) xEventGroup;
BaseType_t xMatchFound = pdFALSE;//获取事件列表头pxList = &( pxEventBits->xTasksWaitingForBits );//获取列表尾节点pxListEnd = listGET_END_MARKER( pxList ); /*lint !e826 !e740 The mini list structure is used as the list end to save RAM.  This is checked and valid. *///挂起调度器vTaskSuspendAll();{//获取头节点pxListItem = listGET_HEAD_ENTRY( pxList );/* 设置事件标志位 */pxEventBits->uxEventBits |= uxBitsToSet;/* 循环遍历整个列表项，直到列表头节点等于尾节点（指针） */while( pxListItem != pxListEnd ){//获取下个列表项pxNext = listGET_NEXT( pxListItem );//获取当前列表项的值uxBitsWaitedFor = listGET_LIST_ITEM_VALUE( pxListItem );//标记，是否找到需要处理的节点xMatchFound = pdFALSE;/* 拆分*/uxControlBits = uxBitsWaitedFor & eventEVENT_BITS_CONTROL_BYTES;uxBitsWaitedFor &= ~eventEVENT_BITS_CONTROL_BYTES;if( ( uxControlBits & eventWAIT_FOR_ALL_BITS ) == ( EventBits_t ) 0 ){//或逻辑/* 等待位已经置位 */if( ( uxBitsWaitedFor & pxEventBits->uxEventBits ) != ( EventBits_t ) 0 ){//找到了已经触发的节点xMatchFound = pdTRUE;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}}//表示所有等待的位都已经触发else if( ( uxBitsWaitedFor & pxEventBits->uxEventBits ) == uxBitsWaitedFor ){/*找到触发的节点 */xMatchFound = pdTRUE;}else{/* Need all bits to be set, but not all the bits were set. */}if( xMatchFound != pdFALSE ){/* 是否需要清除 */if( ( uxControlBits & eventCLEAR_EVENTS_ON_EXIT_BIT ) != ( EventBits_t ) 0 ){//做个标记uxBitsToClear |= uxBitsWaitedFor;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}/* 把任务从事件列表中移除参数：	1、列表项2、事件标志位+解锁处理标志位  内部写入了列表项的value里面*/( void ) xTaskRemoveFromUnorderedEventList( pxListItem, pxEventBits->uxEventBits | eventUNBLOCKED_DUE_TO_BIT_SET );}/* 当前列表项指向下个，继续遍历*/pxListItem = pxNext;}/* 清除设置后的标志位 */pxEventBits->uxEventBits &= ~uxBitsToClear;}//开启调度器( void ) xTaskResumeAll();return pxEventBits->uxEventBits;
}/*参数：1、事件控制块2、要设置的标志位3、NULL*/BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToSet, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ){BaseType_t xReturn;//调用软件定时器函数，，用于发送消息到软件定时器任务，进行处理xReturn = xTimerPendFunctionCallFromISR( vEventGroupSetBitsCallback, ( void * ) xEventGroup, ( uint32_t ) uxBitsToSet, pxHigherPriorityTaskWoken );return xReturn;}/*设置事件标志位的回调函数，内部其实就是调用xEventGroupSetBits*/void vEventGroupSetBitsCallback( void *pvEventGroup, const uint32_t ulBitsToSet ){( void ) xEventGroupSetBits( pvEventGroup, ( EventBits_t ) ulBitsToSet );}BaseType_t xTimerPendFunctionCallFromISR( PendedFunction_t xFunctionToPend, void *pvParameter1, uint32_t ulParameter2, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ){DaemonTaskMessage_t xMessage;BaseType_t xReturn;/* 封装消息 */xMessage.xMessageID = tmrCOMMAND_EXECUTE_CALLBACK_FROM_ISR;xMessage.u.xCallbackParameters.pxCallbackFunction = xFunctionToPend;xMessage.u.xCallbackParameters.pvParameter1 = pvParameter1;xMessage.u.xCallbackParameters.ulParameter2 = ulParameter2;//通过消息队列和软件定时器任务进行通信xReturn = xQueueSendFromISR( xTimerQueue, &xMessage, pxHigherPriorityTaskWoken );/*分析：软件定时器任务要等待消息队列，之后解析处理，最终调用xEventGroupSetBits*/return xReturn;}

3.5 事件标志组任务同步

 待完成

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