FreeRTOS同步与互斥：（五）任务通知

注：本文摘自韦东山《FreeRTOS完全开发手册》，如有侵权请告知

**同步与互斥的概念：**

• 同步： A等待B做完某件事

• 互斥： 某一资源同一时间仅能有一个用户访问

• RTOS同步与互斥的方式： 任务通知(task notification)、队列(queue)、事件组(event group)、信号量(semaphoe)、互斥量(mutex)等。

五、任务通知

使用队列、信号量、事件组时，我们都要事先创建对应的结构体，双方通过中间的结构体通信；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"

5.1 优劣

• 任务通知的优势

  • 效率更高

  • 更节省内存

• 任务通知的限制

  • 不能发送数据给ISR
  • 数据只能给该任务独享
  • 如果发送受阻，发送方无法进入阻塞状态等待

5.2 通知方式

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（三种取值）
  • 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)
• 一个是uint32_t类型，用来表示通知值
  • 计数值
  • 位(类似事件组)
  • 任意数值

5.3 任务通知函数

5.3.1 简化版

/* 发出通知
 * xTaskToNotify:任务句柄(创建任务时得到)，给哪个任务发通知
 * 返回值:必定返回pdPASS
 */
BaseType_t xTaskNotifyGive(TaskHandle_t xTaskToNotify);

/* 发出通知
 * xTaskHandle:任务句柄(创建任务时得到)，给哪个任务发通知
 * pxHigherPriorityTaskWoken：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
 */
void vTaskNotifyGiveFromISR(TaskHandle_t xTaskHandle, 
                            BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

/* 取出通知
 * xClearCountOnExit:函数返回前是否清零：pdTRUE：把通知值清零
 * 									 pdFALSE：如果通知值大于0，则把通知值减一
 * xTicksToWait：任务进入阻塞态的超时时间；可以设为portMAX_DELAY：一直等待，直到通知值大于0；
 * 返回值:函数返回之前，在清零或减一之前的通知值
 */
uint32_t ulTaskNotifyTake(BaseType_t xClearCountOnExit, TickType_t xTicksToWait);

5.3.2 专业版

xTaskNotify 函数功能更强大，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。

使用 xTaskNotifyWait() 函数取出通知

• 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

/* 发出通知
 * xTaskToNotify:任务句柄(创建任务时得到)，给哪个任务发通知
 * ulValue:怎么使用ulValue，由eAction参数决定
 * eAction:见下表
 * 返回值:pdPASS：成功，大部分调用都会成功
 * 		 pdFAIL：只有一种情况会失败：当eAction为eSetValueWithoutOverwrite且有新数据未读时
 */
BaseType_t xTaskNotify(TaskHandle_t xTaskToNotify, 
                       uint32_t ulValue,
                       eNotifyAction eAction);

/* xTaskNotifyFromISR函数跟xTaskNotify类似 */
BaseType_t xTaskNotifyFromISR(TaskHandle_t xTaskToNotify,
                              uint32_t ulValue,
                              eNotifyAction eAction,
                              BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

/* 取出通知
 * ulBitsToClearOnEntry:函数入口处，要清除通知值的哪些位
 * ulBitsToClearOnExit:函数出口处，要清除通知值的哪些位
 * pulNotificationValue:用来取出通知值
 * xTicksToWait：任务进入阻塞态的超时时间，可设为portMAX_DELAY：一直等待，直到通知状态变为"pending"
 * 返回值:pdPASS：成功
 * 		  pdFAIL：没有得到通知
 */
BaseType_t xTaskNotifyWait(uint32_t ulBitsToClearOnEntry,
                           uint32_t ulBitsToClearOnExit,
                           uint32_t *pulNotificationValue,
                           TickType_t xTicksToWait);

eNotifyAction参数说明：

eNotifyAction取值	说明
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 | ulValue，按位或。相当于轻量级的、更高效的事件组。
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 TaskNotify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。