【FreeRTOS】FreeRTOS操作系统几种典型的进程间通信方式及使用示例

一 进程间通信概述

        

        FreeRTOS 提供了多种进程间通信（IPC）机制，用于任务之间的同步和数据交换。这边列举几个典型的进程间通信机制，包括 消息队列、信号量、事件组、任务通知。

        更多复杂的机制和用法可以参考官方文档：FreeRTOS Kernel 开发人员文档 - FreeRTOS™

二 消息队列（Queues）

【1】概述

        参考官方文档（FreeRTOS 队列 - FreeRTOS™）。

        队列又称消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构， 队列可以在任务与任务间、 中断和任务间传递信息，实现了任务接收来自其他任务或中断的不固定长度的消息。

FreeRTOS 中使用队列数据结构实现任务异步通信工作，具有如下特性：

• 消息支持先进先出方式（FIFO）排队，支持异步读写工作方式。
• 读写队列均支持超时机制。
• 消息支持后进先出方式排队， 往队首发送消息（LIFO） 。
• 可以允许不同长度（不超过队列节点最大值）的任意类型消息。
• 一个任务能够从任意一个消息队列接收和发送消息。
• 多个任务能够从同一个消息队列接收和发送消息。
• 当队列使用结束后，可以通过删除队列函数进行删除。

        队列是任务间通信的主要形式。它们可以用于在任务之间 以及中断和任务之间发送消息。在大多数情况下，队列用作线程安全的 FIFO（先进先出）缓冲区， 新数据被发送到队列的后面，但也可以发送到前面。

        向队列中写入和从队列中读取。此示例中创建队列来保存 5 个项目，并且 队列永远不会满。
        

【2】例程

        mian中初始化时，创建一个长度为5的队列 xTemperatureQueue ，用于将 TMP_Task 任务中获取的温度数据，传送给 STA_Task 任务进行打印：

#include "ddl.h"
#include "Dbg.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"
#include "event_groups.h"

static void App_SysClkInit(void)
{
    stc_sysctrl_clk_cfg_t stcCfg;
    stc_sysctrl_pll_cfg_t stcPLLCfg;

    Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralFlash, TRUE);    ///< 使能FLASH模块的外设时钟
    Flash_WaitCycle(FlashWaitCycle1);
    Sysctrl_SetRCHTrim(SysctrlRchFreq4MHz);             ///< PLL使用RCH作为时钟源，因此需要先设置RCH

    stcPLLCfg.enInFreq    = SysctrlPllInFreq4_6MHz;     ///< RCH 4MHz
    stcPLLCfg.enOutFreq   = SysctrlPllOutFreq36_48MHz;  ///< PLL 输出48MHz
    stcPLLCfg.enPllClkSrc = SysctrlPllRch;              ///< 输入时钟源选择RCH
    stcPLLCfg.enPllMul    = SysctrlPllMul12;            ///< 4MHz x 12 = 48MHz
    Sysctrl_SetPLLFreq(&stcPLLCfg);

    ///< 选择PLL作为HCLK时钟源;
    stcCfg.enClkSrc  = SysctrlClkPLL;
    ///< HCLK SYSCLK/2
    stcCfg.enHClkDiv = SysctrlHclkDiv1;
    ///< PCLK 为HCLK/8
    stcCfg.enPClkDiv = SysctrlPclkDiv1;
    ///< 系统时钟初始化
    Sysctrl_ClkInit(&stcCfg);

//    ///< 使用外部晶振
//    Sysctrl_SetXTHFreq(SysctrlXthFreq8_16MHz);
//    Sysctrl_XTHDriverCfg(SysctrlXtalDriver1);
//    Sysctrl_SetXTHStableTime(SysctrlXthStableCycle16384);
//    Sysctrl_ClkSourceEnable(SysctrlClkXTH, TRUE);
//    delay1ms(10);

//    ///< 时钟切换
//    Sysctrl_SysClkSwitch(SysctrlClkXTH);
}

void STA_Task(void* param);
void TMP_Task(void* param);

static TaskHandle_t AppStaTask_handle = NULL;
static TaskHandle_t AppTmpTask_handle = NULL;

#define STA_TASK_SIZE 128
#define TMP_TASK_SIZE 128

int FreeRTOS_TaskCreate(void)
{
	BaseType_t xReturn1 = pdPASS;
	BaseType_t xReturn2 = pdPASS;
    
	//创建心跳灯任务
	xReturn1 = xTaskCreate((TaskFunction_t )STA_Task,       //任务入口函数
                        (const char*    )"StaTask",         //任务名字
                        (uint16_t       )STA_TASK_SIZE,     //任务栈大小
                        (void*          )NULL,              //任务入口函数参数
                        (UBaseType_t    )2,                 //任务的优先级
                        (TaskHandle_t*  )&AppStaTask_handle);//任务控制块指针
                        
    //创建加热任务(按键蜂鸣加热温度采样)
	xReturn2 = xTaskCreate((TaskFunction_t )TMP_Task,       //任务入口函数
                        (const char*    )"TmpTask",         //任务名字
                        (uint16_t       )TMP_TASK_SIZE,     //任务栈大小
                        (void*          )NULL,              //任务入口函数参数
                        (UBaseType_t    )4,                 //任务的优先级
                        (TaskHandle_t*  )&AppTmpTask_handle);//任务控制块指针

   if (pdPASS != xReturn1 || pdPASS != xReturn2)
    {
        return -1;  // 任务创建失败
    }

   vTaskStartScheduler();//启动调度
   
   return 0;
}



QueueHandle_t xTemperatureQueue;

int32_t main(void)
{
    //系统时钟
    App_SysClkInit();
    
    // 创建队列，队列长度为5，每个元素大小为sizeof(float)
    xTemperatureQueue = xQueueCreate(5, sizeof(float));
    if (xTemperatureQueue == NULL) {
        Dbg_Printf("Failed to create queue\r\n");
        while(1);
    }

    //串口调试打印初始化
    Dbg_Init();
    Dbg_Cfg();
    
    //创建任务并启动
    FreeRTOS_TaskCreate();

    while(1);
}



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