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【FreeRTOS-任务通知】

news 2025/6/30 7:26:53

参照正点原子以及以下gitee笔记整理本博客，并将实验结果附在文末。
https://gitee.com/xrbin/FreeRTOS_learning/tree/master

一、任务通知的简介（通知任务）

1、任务通知介绍

答：任务通知：用来通知任务的，任务控制块中的结构体成员变量ulNotifiedValue就是这个通知值。（该结构体成员变量，有通知值和通知状态）

使用队列、信号量、事件标志组时都需要另外创建一个结构体，通过中间的结构体进行间接通信。
在这里插入图片描述
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”。
在这里插入图片描述

2、任务通知值的更新方式

答：

  • 不覆盖接收任务的通知值。（类似队列）
  • 覆盖接收任务的通知值。（类似队列）
  • 更新接收任务通知值的一个或多个位。（类似事件标志组）
  • 增加接收任务的通知值。（类似信号量）

只要合理，灵活的利用任务通知的特点，可以在一些场合中替代队列、信号量、事件标志组。

3、任务通知值的优势及劣势

答：（单对单可用任务通知）

任务通知的优势：

  • 效率更高：使用任务通知向任务发送事件或数据比使用队列、事件标志组或信号量快得多。
  • 使用内存更小：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。

任务通知的劣势：

  • 无法发送数据给ISR：ISR没有任务结构体，所以无法给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。
  • 无法广播给多个任务：任务通知只能是被指定的一个任务接收并处理 。
  • 无法缓存多个数据：任务通知是通过更新任务通知值来发送数据的，任务结构体中只有一个任务通知值，只能保持一个数据。
  • 发送受阻不支持阻塞：发送方无法进入阻塞状态等待。

二、任务通知值和通知状态

1、任务通知结构体

答：

任务都有一个结构体—任务控制块（TCB），它里面有两个结构体成员变量：

typedef  struct  tskTaskControlBlock 
{......#if ( configUSE_TASK_NOTIFICATIONS  ==  1 )volatile  uint32_t    ulNotifiedValue [ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];volatile  uint8_t      ucNotifyState [ configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES ];endif......
} tskTCB;#define  configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES	1  	/* 定义任务通知数组的大小, 默认: 1 */
  • 一个是uint32_t类型，用来表示任务通知值。
  • 一个是uint16_t类型，用来表示任务通知状态。

2、任务通知值

答：

任务通知值的更新方式有多种类型：

  1. 计数值(数值累加，类似信号量)。
  2. 相应位置1(类似事件标志组)。
  3. 任意数值(支持覆写或不覆写，类似队列)。

3、任务通知状态

答：任务通知状态共有3种。

#define     taskNOT_WAITING_NOTIFICATION    ( ( uint8_t ) 0 )        /* 任务未等待通知 */
#define     taskWAITING_NOTIFICATION        ( ( uint8_t ) 1 )        /* 任务在等待通知 */
#define     taskNOTIFICATION_RECEIVED       ( ( uint8_t ) 2 )        /* 任务在等待接收 */
  • 任务未等待通知：任务通知默认的初始化状态。
  • 等待通知：接收方已经准备好了(调用了接收任务通知函数)，等待发送方给个通知。（此时发送方尚未发送通知）
  • 等待接收：发送方已经发送过去(调用了发送任务通知函数)，等待接收方接收。（此时接收方尚未接收通知）

三、任务通知相关API函数

1、任务通知相关API函数介绍

答：任务通知API函数主要有两类：1-发送通知，2-接收通知。

注意：发送通知API函数可以用于任务和中断函数中，但接受通知API函数只能用在任务中（因为中断函数没有任务控制块）。

发送通知相关API函数：
在这里插入图片描述
接收通知相关API函数：
在这里插入图片描述

2、发送任务通知函数

答：

所有发送任务通知函数：
在这里插入图片描述
共同点：

1、都是宏定义

2、都是调用xTaskGenericNotify，但是入口参数不一样。

（用于信号量，事件标志组或队列）
#define     xTaskNotifyAndQuery( xTaskToNotify,  ulValue,  eAction,  pulPreviousNotifyValue )xTaskGenericNotify( ( xTaskToNotify ), ( tskDEFAULT_INDEX_TO_NOTIFY ), ( ulValue ), ( eAction ),( pulPreviousNotifyValue ) )
（用于信号量，事件标志组或队列）
#define     xTaskNotify  (xTaskToNotify ,  ulValue ,  eAction)xTaskGenericNotify(  ( xTaskToNotify ) ,  ( tskDEFAULT_INDEX_TO_NOTIFY ) ,  ( ulValue ) ,( eAction ) , NULL    )（用于信号量）
#define     xTaskNotifyGive(  xTaskToNotify  )xTaskGenericNotify(  ( xTaskToNotify ) ,( tskDEFAULT_INDEX_TO_NOTIFY ) ,( 0 ) ,eIncrement ,NULL )

关键函数：

BaseType_t     xTaskGenericNotify(  TaskHandle_t     xTaskToNotify,UBaseType_t      uxIndexToNotify,uint32_t         ulValue,eNotifyAction    eAction,uint32_t *       pulPreviousNotificationValue  )

发送任务通知的关键函数的参数：
在这里插入图片描述
任务通知方式枚举：

typedef  enum
{    eNoAction = 0,              /* 无操作 */eSetBits                    /* 更新指定bit */eIncrement                  /* 通知值加一 */eSetValueWithOverwrite      /* 覆写的方式更新通知值 */eSetValueWithoutOverwrite   /* 不覆写通知值 */
} eNotifyAction;

3、接收任务通知函数

答：

ulTaskNotifyTake()

如果模拟二值信号量，则用清零

如果模拟计数型信号量，则用减一

xTaskNotifyWait()

模拟队列或者事件标志组
在这里插入图片描述
注意：

  • 当任务通知用于信号量时，使用函数 ulTaskNotifyTake() 获取获取信号量。
  • 当任务通知用于事件标志组或队列时，使用函数 xTaskNotifyWait() 来获取。

ulTaskNotifyTake()函数：

#define     ulTaskNotifyTake( xClearCountOnExit  ,   xTicksToWait )ulTaskGenericNotifyTake( ( tskDEFAULT_INDEX_TO_NOTIFY ),( xClearCountOnExit ),( xTicksToWait ) )

此函数用于接收任务通知值，可以设置在退出此函数的时候将任务通知值清零或者减一。

函数参数：
在这里插入图片描述
函数返回值：
在这里插入图片描述
xTaskNotifyWait()函数：

此函数用于获取通知值和清除通知值的指定位值，是用与模拟队列和事件标志组，使用该函数来获取任务通知。

#define     xTaskNotifyWait(    ulBitsToClearOnEntry,ulBitsToClearOnExit,pulNotificationValue,xTicksToWait) xTaskGenericNotifyWait(   tskDEFAULT_INDEX_TO_NOTIFY,( ulBitsToClearOnEntry ),( ulBitsToClearOnExit ),( pulNotificationValue ),( xTicksToWait )         ) 

BaseType_t     xTaskGenericNotifyWait(     UBaseType_t     uxIndexToWaitOn,uint32_t        ulBitsToClearOnEntry,uint32_t        ulBitsToClearOnExit,uint32_t *      pulNotificationValue,TickType_t      xTicksToWait	    );

函数参数：
在这里插入图片描述
函数返回值：
在这里插入图片描述

四、任务通知实验

1、任务通知模拟信号量实验

实验简介

在这里插入图片描述

实验现象

二值信号量
在这里插入图片描述
计数型信号量
在这里插入图片描述

实验代码

二值信号量

/******************************************************************************************************* @file        freertos.c* @author      正点原子团队(ALIENTEK)* @version     V1.4* @date        2022-01-04* @brief       FreeRTOS 移植实验* @license     Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司***************************************************************************************************** @attention** 实验平台:正点原子 探索者F407开发板* 在线视频:www.yuanzige.com* 技术论坛:www.openedv.com* 公司网址:www.alientek.com* 购买地址:openedv.taobao.com******************************************************************************************************/#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./MALLOC/malloc.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "event_groups.h"/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*//* START_TASK 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define START_TASK_PRIO  1
#define START_TASK_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t start_task_handle;
void start_task( void * pvParameters );/* TASK1 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/#define TASK1_PRIO  2
#define TASK1_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t task1_handle;
void task1(void * pvParameters);/* TASK2 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/#define TASK2_PRIO  3
#define TASK2_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t task2_handle;
void task2(void * pvParameters);/******************************************************************************************************//*** @brief       FreeRTOS例程入口函数* @param       无* @retval      无*/
void freertos_demo(void)
{    xTaskCreate( (TaskFunction_t        )   start_task,(char *                )   "start_task",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   START_TASK_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   START_TASK_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &start_task_handle);//开启任务调度器vTaskStartScheduler();
}void start_task( void * pvParameters )
{taskENTER_CRITICAL();                     /*进入临界区，任务切换不会进行*/xTaskCreate( (TaskFunction_t        )     task1,(char *                )   "task1",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   TASK1_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   TASK1_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &task1_handle);xTaskCreate( (TaskFunction_t        )     task2,(char *                )   "task2",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   TASK2_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   TASK2_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &task2_handle);vTaskDelete( NULL );taskEXIT_CRITICAL();                       /*退出临界区，才会开始任务切换*//*简单而言，临界区保护，就是保护那些不想被打断的从程序段							 */							 }/* 任务一，发送任务通知值 */
void task1(void * pvParameters)
{uint8_t key = 0;while(1){ key = key_scan(0);if(key == KEY0_PRES){printf("任务通知模拟二值信号量释放\r\n");xTaskNotifyGive(task2_handle);}vTaskDelay(10);}
}/* 任务二，接收任务通知值 */
void task2(void * pvParameters)
{uint32_t rev = 0;while(1){rev = ulTaskNotifyTake(pdTRUE,portMAX_DELAY);  /*二值信号量*/if(rev != 0){printf("接收任务通知成功，模拟获取二值信号量\r\n");}}
}

计数型信号量

void task2(void * pvParameters)
{uint32_t rev = 0;while(1){rev = ulTaskNotifyTake(pdFALSE,portMAX_DELAY);if(rev != 0){printf("rev:%d\r\n",rev);}vTaskDelay(1000);}
}

2、任务通知模拟消息邮箱

实验简介

在这里插入图片描述

实验现象

在这里插入图片描述
另外，LED会随着按键按下会翻转。

实验代码

3、任务通知模拟事件标志组实验

实验简介

task1：key0 按下， bit0 置 1；key1按下，bit1置1.
在这里插入图片描述

实验现象

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

实验代码
/******************************************************************************************************* @file        freertos.c* @author      正点原子团队(ALIENTEK)* @version     V1.4* @date        2022-01-04* @brief       FreeRTOS 移植实验* @license     Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司***************************************************************************************************** @attention** 实验平台:正点原子 探索者F407开发板* 在线视频:www.yuanzige.com* 技术论坛:www.openedv.com* 公司网址:www.alientek.com* 购买地址:openedv.taobao.com******************************************************************************************************/#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./MALLOC/malloc.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "event_groups.h"/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*//* START_TASK 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define START_TASK_PRIO  1
#define START_TASK_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t start_task_handle;
void start_task( void * pvParameters );/* TASK1 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/#define TASK1_PRIO  2
#define TASK1_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t task1_handle;
void task1(void * pvParameters);/* TASK2 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/#define TASK2_PRIO  3
#define TASK2_STACK_SIZE  128
TaskHandle_t task2_handle;
void task2(void * pvParameters);/******************************************************************************************************/
#define EVENTBIT_0  1<<0
#define EVENTBIT_1  1<<1
/*** @brief       FreeRTOS例程入口函数* @param       无* @retval      无*/
void freertos_demo(void)
{    xTaskCreate( (TaskFunction_t        )   start_task,(char *                )   "start_task",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   START_TASK_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   START_TASK_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &start_task_handle);//开启任务调度器vTaskStartScheduler();
}void start_task( void * pvParameters )
{taskENTER_CRITICAL();                     /*进入临界区，任务切换不会进行*/xTaskCreate( (TaskFunction_t        )     task1,(char *                )   "task1",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   TASK1_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   TASK1_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &task1_handle);xTaskCreate( (TaskFunction_t        )     task2,(char *                )   "task2",(configSTACK_DEPTH_TYPE)   TASK2_STACK_SIZE,(void *                )   NULL,   (UBaseType_t           )   TASK2_PRIO,(TaskHandle_t *        )   &task2_handle);vTaskDelete( NULL );taskEXIT_CRITICAL();                       /*退出临界区，才会开始任务切换*//*简单而言，临界区保护，就是保护那些不想被打断的从程序段							 */							 }/* 任务一， 发送任务通知值*/
void task1(void * pvParameters)
{uint8_t key = 0;while(1){ key = key_scan(0);if(key == KEY0_PRES){printf("更新bit0置1\r\n");xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_0, eSetBits);}else if(key == KEY1_PRES){printf("更新bit1置1\r\n");xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_1, eSetBits);}vTaskDelay(10);}
}/* 任务二， 接收任务通知值*/
void task2(void * pvParameters)
{uint32_t notify_val = 0,event_bit = 0;while(1){xTaskNotifyWait( 0, 0xFFFFFFFF, &notify_val,portMAX_DELAY );if(notify_val & EVENTBIT_0){event_bit |= EVENTBIT_0;}if(notify_val & EVENTBIT_1){event_bit |= EVENTBIT_1;}if(event_bit == (EVENTBIT_0 | EVENTBIT_1)){printf("任务通知模拟事件标志组接收成功!!\r\n");event_bit = 0;}}
}

为什么需要累积到 event_bit？

因为任务通知每次只能接收一个通知值，但是我们需要两个独立的事件都发生才算成功。

场景示例：

  1. 用户先按KEY0 → task2收到通知值1，记录事件0发生

  2. 用户再按KEY1 → task2收到通知值2，记录事件1发生

  3. 此时 event_bit = 3 (二进制11)，满足条件，输出成功信息

关键设计思想：

  • 任务通知值：临时存储(notify_val)，每次接收后被清零

  • event_bit：持久记录，累积已发生的事件，直到满足条件才重置

这样就用任务通知实现了类似事件标志组的"等待多个事件同时满足"的功能！

总结

在这里插入图片描述

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http://www.lqws.cn/news/565795.html

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