STM32CubeMX学习笔记29---FreeRTOS任务通知

一、简介

1 、基本概念

FreeRTOS 从 V8.2.0 版本开始提供任务通知这个功能，每个任务都有一个 32 位的通知值，在大多数情况下，任务通知可以替代二值信号量、计数信号量、事件组，也可以替代长度为 1 的队列（可以保存一个 32 位整数或指针值）。

相对于以前使用 FreeRTOS 内核通信的资源，必须创建队列、二进制信号量、计数信号量或事件组的情况，使用任务通知显然更灵活。按照 FreeRTOS 官方的说法，使用任务通知比通过信号量等 ICP 通信方式解除阻塞的任务要快 45%，并且更加省 RAM 内存空间（使用 GCC 编译器，-o2 优化级别），任务通知的使用无需创建队列。想要使用任务通知，必须将 FreeRTOSConfig.h 中的宏定义 configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 设置为 1，其实FreeRTOS 默认是为 1 的，所以任务通知是默认使能的。

FreeRTOS 提供以下几种方式发送通知给任务：

发送通知给任务，如果有通知未读，不覆盖通知值。
发送通知给任务，直接覆盖通知值。
发送通知给任务，设置通知值的一个或者多个位，可以当做事件组来使用。
发送通知给任务，递增通知值，可以当做计数信号量使用。
通过对以上任务通知方式的合理使用，可以在一定场合下替代 FreeRTOS 的信号量，队列、事件组等。

当然，凡是都有利弊，不然的话 FreeRTOS 还要内核的 IPC 通信机制干嘛，消息通知虽然处理更快，RAM 开销更小，但也有以下限制：

只能有一个任务接收通知消息，因为必须指定接收通知的任务。
只有等待通知的任务可以被阻塞，发送通知的任务，在任何情况下都不会因为发送失败而进入阻塞态。
任务通知只能通知任务，不能通知中断（isr）

2、运作机制

由于任务通知的数据结构包含在任务控制块中，只要任务存在，任务通知数据结构就已经创建完毕，可以直接使用，所以使用的时候很是方便。

任务通知可以在任务中向指定任务发送通知，也可以在中断中向指定任务发送通知，FreeRTOS 的每个任务都有一个 32 位的通知值，任务控制块中的成员变量 ulNotifiedValue 就是这个通知值。只有在任务中可以等待通知，而不允许在中断中等待通知。如果任务在等待的通知暂时无效，任务会根据用户指定的阻塞超时时间进入阻塞状态，我们可以将等待通知的任务看作是消费者；其它任务和中断可以向等待通知的任务发送通知，发送通知的任务和中断服务函数可以看作是生产者，当其他任务或者中断向这个任务发送任务通知，任务获得通知以后，该任务就会从阻塞态中解除，这与 FreeRTOS 中内核的其他通信机制一致。

二、STM32CubeMX设置

1、配置RCC、USART1、时钟72M

2、配置SYS，将Timebase Source修改为除滴答定时器外的其他定时器。

3、初始化LED的两个引脚

4、开启FreeRTOS，v1与v2版本不同，一般选用v1即可

5、创建三个线程：任务3用作发送，LED1，LED2用作接收。

以上步骤可参考：STM32CubeMX学习笔记22---FreeRTOS（任务创建和删除）-CSDN博客

6、创建任务Task

要想使用任务通知必须在 Config parameters 中把 USE_TASK_NOTIFICATIONS 选择 Enabled 来使能。

7、生成代码

三、相关API函数

1、向指定的任务发送一个任务通知：osSignalSet

向指定的任务发送一个任务通知，带有通知值并且用户可以指定通知值的发送方式。该函数可以在中断函数中使用。

函数	int32_t osSignalSet (osThreadId thread_id, int32_t signal)
参数	thread_id：接收通知的任务ID signal：任务通知值，一般按位操作数字，一个事件用一个类似这样的值表示（即0x0001,0x0002,0x0004,0x0008,0x0010…）
返回值	错误码

函数

int32_t osSignalSet (osThreadId thread_id, int32_t signal)

参数

thread_id： 接收通知的任务ID

signal： 任务通知值，一般按位操作数字，一个事件用一个类似这样的值表示（即0x0001,0x0002,0x0004,0x0008,0x0010…）

返回值

错误码

2、等待任务通知：osSignalWait

用于实现等待任务通知，根据用户指定的参数的不同，可以灵活的用于实现轻量级的消息队列队列、二值信号量、计数信号量和事件组功能，并带有超时等待。函数不允许在中断函数中使用。

四、程序编程

1、任务三编写发送任务通知，分别给任务1和任务2发送任务通知

void StartTask3(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask3 */
  /* Infinite loop */
	char i=0;
  for(;;)
  { 
		printf("task3 run %d\r\n",i++);
		if(i++==5)
		{
			//往任务LED1发送任务通知（数值1）
			osSignalSet(LED1Handle,1);
		}
		if(i==10)
		{
			i=0;
			
			//往任务LED1发送任务通知（数值3）
			osSignalSet(LED2Handle,3);
		}
		osDelay(300);
  }
  /* USER CODE END StartTask3 */
}

2、任务1等待接收

void LED1_Task1(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED1_Task1 */
  /* Infinite loop */
osEvent event;
	char i=0;
  for(;;)
  { 		
		
	  event = osSignalWait( 1,                /* 接收任务感兴趣的事件 */ 
                         osWaitForever);    /* 指定超时事件,一直等 */ 
    if(event.status == osEventSignal)       //如果接收到通知
    {
        if(event.value.signals & 1)//接收的通知为KEY1_EVENT
        {
            printf("接收到通知，数值为%d \n",event.value.signals); 
        }
    }
		
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE,GPIO_PIN_5);   //LED1状态每500s翻转一次
		printf("LED1 run %d\r\n",i);
		
    osDelay(300);
  }
  /* USER CODE END LED1_Task1 */
}

3、任务2等待通知

void LED2_Task03(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED2_Task03 */
  /* Infinite loop */
osEvent event;
	char i=0;
  for(;;)
  { 		
		
	  event = osSignalWait( 3,                /* 接收任务感兴趣的事件 */ 
                         osWaitForever);    /* 指定超时事件,一直等 */ 
    if(event.status == osEventSignal)       //如果接收到通知
    {
        if(event.value.signals & 3)//接收的通知为KEY1_EVENT
        {
            printf("接收到通知，数值为%d \n",event.value.signals); 
        }
    }
    printf("LED2 run %d\r\n",i++);
		
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);   //LED1状态每500s翻转一次

    osDelay(300);
  }
  /* USER CODE END LED2_Task03 */
}

下载验证：

程序编译无误后下载到板子上可以看到任务3运行到5给任务1发送任务通知之后任务1才运行，任务2也是等待任务3发送任务通知后才运行，其他情况都不运行。