物联网操作系统-事件标志组
学校组织秋游，组长在等待：
⚫ 张三：我到了
⚫ 李四：我到了
⚫ 王五：我到了
⚫ 组长说：好，大家都到齐了，出发！
秋游回来第二天就要提交一篇心得报告，组长在焦急等待：张三、李四、王五谁先写好
就交谁的。
在这个日常生活场景中：
⚫ 出发：要等待这 3 个人都到齐，他们是"与"的关系
⚫ 交报告：只需等待这 3 人中的任何一个，他们是"或"的关系
在 FreeRTOS 中，可以使用事件组(event group)来解决这些问题。
本章涉及如下内容：
⚫ 事件组的概念与操作函数
⚫ 事件组的优缺点
⚫ 怎么设置、等待、清除事件组中的位
⚫ 使用事件组来同步多个任务
事件组概念与操作
事件组的概念
事件组可以简单地认为就是一个整数：
⚫ 的每一位表示一个事件
⚫ 每一位事件的含义由程序员决定，比如： Bit0 表示用来串口是否就绪， Bit1
表示按键是否被按下
⚫ 这些位，值为 1 表示事件发生了，值为 0 表示事件没发生
⚫ 一个或多个任务、 ISR 都可以去写这些位；一个或多个任务、 ISR 都可以去
读这些位
⚫ 可以等待某一位、某些位中的任意一个，也可以等待多位
事件组用一个整数来表示，其中的高8位留给内核使用，只能用其他的位来表示事件。
那么这个整数是多少位的？
⚫ 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 是 1，那么这个整数就是 16 位的，低 8 位用
来表示事件
⚫ 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 是 0，那么这个整数就是 32 位的，低 24 位
用来表示事件
⚫ configUSE_16_BIT_TICKS 是用来表示 Tick Count 的，怎么会影响事件组？
这只是基于效率来考虑
◼ 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 是 1，就表示该处理器使用 16 位更高效，所
以事件组也使用 16 位
◼ 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 是 0，就表示该处理器使用 32 位更高效，所
以事件组也使用 32 位
事件组的操作
事件组和队列、信号量等不太一样，主要集中在 2 个地方：
⚫ 唤醒谁？
◼ 队列、信号量：事件发生时，只会唤醒一个任务
◼ 事件组：事件发生时，会唤醒所有符号条件的任务，简单地说它有"广播"的
作用
⚫ 是否清除事件？
◼ 队列、信号量：是消耗型的资源，队列的数据被读走就没了；信号量被获取
后就减少了
◼ 事件组：被唤醒的任务有两个选择，可以让事件保留不动，也可以清除事件
以上图为列，事件组的常规操作如下：
⚫ 先创建事件组
⚫ 任务 C、 D 等待事件：
◼ 等待什么事件？可以等待某一位、某些位中的任意一个，也可以等待多位。
简单地说就是"或"、 "与"的关系。
◼ 得到事件时，要不要清除？可选择清除、不清除。
⚫ 任务 A、 B 产生事件：设置事件组里的某一位、某些位
事件组函数
创建
使用事件组之前，要先创建，得到一个句柄；使用事件组时，要使用句柄来表明使用哪
个事件组。
有两种创建方法：动态分配内存、静态分配内存。函数原型如下：
/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
* 此函数内部会分配事件组结构体
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );
/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个 StaticEventGroup_t 结构体，并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic( StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer
);删除
对于动态创建的事件组，不再需要它们时，可以删除它们以回收内存。
vEventGroupDelete可以用来删除事件组，函数原型如下：
*
* xEventGroup: 事件组句柄，你要删除哪个事件组
*/
void vEventGroupDelete( EventGroupHandle_t xEventGroup )设置事件
可以设置事件组的某个位、某些位，使用的函数有 2 个：
⚫ 在任务中使用 xEventGroupSetBits()
⚫ 在 ISR 中使用 xEventGroupSetBitsFromISR()
有一个或多个任务在等待事件，如果这些事件符合这些任务的期望，那么任务还会被唤
醒。
函数原型如下：
/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位?
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* 返回值: 返回原来的事件值(没什么意义, 因为很可能已经被其他任务修改了)
*/
EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet );
/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位?
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* pxHigherPriorityTaskWoken: 有没有导致更高优先级的任务进入就绪态? pdTRUE-有, p
dFALSE-没有
* 返回值: pdPASS-成功, pdFALSE-失败
*/
BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet,
BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );值得注意的是， ISR中的函数，比如队列函数xQueueSendToBackFromISR、信号量函
数xSemaphoreGiveFromISR，它们会唤醒某个任务，最多只会唤醒1个任务。
但是设置事件组时，有可能导致多个任务被唤醒，这会带来很大的不确定性。所以
xEventGroupSetBitsFromISR函数不是直接去设置事件组，而是给一个FreeRTOS后台任务
(daemon task)发送队列数据，由这个任务来设置事件组。
如果后台任务的优先级比当前被中断的任务优先级高， xEventGroupSetBitsFromISR
会设置*pxHigherPriorityTaskWoken为pdTRUE。
如 果 daemon task 成 功 地 把 队 列 数 据 发 送 给 了 后 台 任 务 ， 那 么
xEventGroupSetBitsFromISR的返回值就是pdPASS。
等待事件
使用 xEventGroupWaitBits 来等待事件，可以等待某一位、某些位中的任意一个，
也可以等待多位；等到期望的事件后，还可以清除某些位。
函数原型如下：
EventBits_t xEventGroupWaitBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
const BaseType_t xClearOnExit,
const BaseType_t xWaitForAllBits,
TickType_t xTicksToWait );先引入一个概念： unblock condition。一个任务在等待事件发生时，它处于阻塞状态；当
期望的时间发生时，这个状态就叫"unblock condition"，非阻塞条件，或称为"非阻塞条件成
立"；当"非阻塞条件成立"后，该任务就可以变为就绪态。
函数参数说明列表如下：
举例如下：
你 可 以 使 用 xEventGroupWaitBits() 等 待 期 望 的 事 件 ， 它 发 生 之 后 再 使 用
xEventGroupClearBits()来清除。但是这两个函数之间，有可能被其他任务或中断抢占，
它们可能会修改事件组。
可 以 使 用 设 置 xClearOnExit 为 pdTRUE ， 使 得 对 事 件 组 的 测 试 、 清 零 都 在
xEventGroupWaitBits()函数内部完成，这是一个原子操作。
同步点
有一个事情需要多个任务协同，比如：
⚫ 任务 A：炒菜
⚫ 任务 B：买酒
⚫ 任务 C：摆台
⚫ A、 B、 C 做好自己的事后，还要等别人做完；大家一起做完，才可开饭
使用 xEventGroupSync()函数可以同步多个任务：
⚫ 可以设置某位、某些位，表示自己做了什么事
⚫ 可以等待某位、某些位，表示要等等其他任务
⚫ 期望的时间发生后， xEventGroupSync()才会成功返回。
⚫ xEventGroupSync 成功返回后，会清除事件
xEventGroupSync函数原型如下：
EventBits_t xEventGroupSync( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet,
const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
TickType_t xTicksToWait );参数列表如下：
示例 : 等待多个事件
要使用事件组，代码中要有如下操作：
/* 1. 工程中添加 event_groups.c */
/* 2. 源码中包含头文件 */
##include "event_groups.h"假设大厨要等手下做完这些事才可以炒菜：洗菜、生火。
本程序创建3个任务：
⚫ 任务 1：洗菜
⚫ 任务 2：生火
⚫ 任务 3：炒菜。
main 函数代码如下，它创建了 3 个任务：
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建递归锁 */
xEventGroup = xEventGroupCreate( );
if( xEventGroup != NULL )
{
/* 创建 3 个任务: 洗菜/生火/炒菜
*/
xTaskCreate( vWashingTask, "Task1", 1000, NULL, 1, NULL );
xTaskCreate( vFiringTask, "Task2", 1000, NULL, 2, NULL );
xTaskCreate( vCookingTask, "Task3", 1000, NULL, 3, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建事件组 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}这3个任务的代码和执行流程如下：
⚫ A： "炒菜任务"优先级最高，先执行。它要等待的 2 个事件未发生：洗菜、生
火，进入阻塞状态
⚫ B： "生火任务"接着执行，它要等待的 1 个事件未发生：洗菜，进入阻塞状态
⚫ C： "洗菜任务"接着执行，它洗好菜，发出事件：洗菜，然后调用 F 等待"炒
菜"事件
⚫ D： "生火任务"等待的事件满足了，从 B 处继续执行，开始生火、发出"生火"
事件
⚫ E： "炒菜任务"等待的事件满足了，从 A 出继续执行，开始炒菜、发出"炒菜"
事件
⚫ F： "洗菜任务"等待的事件满足了，退出 F、继续执行 C
要注意的是，代码 B 处等待到"洗菜任务"后并不清除该事件，如果清除的话会导致"炒
菜任务"无法执行。
示例 : 任务同步
假设ABC三人要吃饭，各司其职：
⚫ A：炒菜
⚫ B：买酒
⚫ C：摆台
三人都做完后，才可以开饭。
main函数代码如下，它创建了3个任务：
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建递归锁 */
xEventGroup = xEventGroupCreate( );
if( xEventGroup != NULL )
{
/* 创建 3 个任务: 洗菜/生火/炒菜
*/
xTaskCreate( vCookingTask, "task1", 1000, "A", 1, NULL );
xTaskCreate( vBuyingTask, "task2", 1000, "B", 2, NULL );
xTaskCreate( vTableTask, "task3", 1000, "C", 3, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建事件组 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}被创建的3个任务，代码都很类似，以任务1为例：
static void vCookingTask( void *pvParameters )
{
const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );
int i = 0;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 做自己的事 */
printf("%s is cooking %d time....\r\n", (char *)pvParameters, i);
/* 表示我做好了, 还要等别人都做好 */
xEventGroupSync(xEventGroup, COOKING, ALL, portMAX_DELAY);
/* 别人也做好了, 开饭 */
printf("%s is eating %d time....\r\n", (char *)pvParameters, i++);
vTaskDelay(xTicksToWait);
}
}要点在于 xEventGroupSync 函数，它有 3 个功能：
⚫ 设置事件：表示自己完成了某个、某些事件
⚫ 等待事件：跟别的任务同步
⚫ 成功返回后，清除"等待的事件"
运行结果如下图所示：