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[導(dǎo)讀]有深入理解RTOS原理,或閱讀過RTOS源碼的同學(xué)應(yīng)該知道:RTOS實現(xiàn)任務(wù)間通信通常是由一系列指針進行操作實現(xiàn)的。

有深入理解RTOS原理,或閱讀過RTOS源碼的同學(xué)應(yīng)該知道:RTOS實現(xiàn)任務(wù)間通信通常是由一系列指針進行操作實現(xiàn)的。


任務(wù)間通信的“有效數(shù)據(jù)”,其實也是由指針指向一個“變量”或“數(shù)組”實現(xiàn)的。

1.信號量

信號量,本質(zhì)是傳遞一個“事件”。比如:任務(wù)A完成發(fā)送數(shù)據(jù),通過信號量通知任務(wù)B。


OSSemPost(EventSem_SendOK);

我們主要想傳遞完成發(fā)送數(shù)據(jù)這個“事件,進一步分析,其實就是一個“標(biāo)志”或“變量”。


2.隊列

隊列和信號量原理類似有點類似,只是這里是“變量”。比如:串口接收完成一幀數(shù)據(jù),通過隊列發(fā)送給任務(wù)B.


OSQPost(UARTRcvQueue, RcvBuf);

相比信號量,隊列傳遞的數(shù)據(jù)量更大,隊列傳遞的有效數(shù)據(jù)一般是“數(shù)組”。


還有郵箱,與隊列類似,可以理解為“二維數(shù)組”。


寫到這里,你會發(fā)現(xiàn),不管信號量,還是隊列,底層本質(zhì)也是傳遞“變量”“數(shù)組”。


那么問題來了:RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量?


這個問題比較常見,也看到在我的技術(shù)交流群有討論,所以就簡單來分享一下看法。


全局變量有什么問題?

RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量?原因在于使用全局變量存在諸多弊端。

1.搶占問題
兩個或多個任務(wù),都要去“使用”同一個全局變量,如果不添加任何“互斥”措施,必定會存在搶占的問題。

2.代碼規(guī)范問題
整個項目只有少數(shù)幾個全局變量沒什么問題,如果是整個項目有幾十個,甚至幾百個全局變量,你覺得這樣的代碼,后面好維護嗎?

經(jīng)過多次迭代,代碼只會越來越難理解,越來越難閱讀。

3.耦合性問題
全局變量會導(dǎo)致分層不合理與模塊化編程相違背,你的全局變量沒有歸屬,既不是任務(wù)A,也不是模塊A,最終可能“任人宰割”導(dǎo)致“夭折”。

4.安全性問題
有一句話怎么說的呢,全局變量是項目的“罪魁禍?zhǔn)住保?/span>項目做大之后,一旦有小修改,可能就會引發(fā)大Bug.


全局變量還有很多弊端,這里就不一一描述了,總之一點:慎用全局變量。

當(dāng)然,以上描述的問題(弊端)都是基于項目中存在多個變量的情況,如果項目只有1、2個全局變量,這種不在本文討論范圍之內(nèi)。

信號量、隊列通信原理

大部分RTOS的信號量、隊列都是使用指針、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組等,結(jié)合系統(tǒng)進行“封裝”,使任務(wù)間通信更加有效、安全,同時也遵循“高內(nèi)聚低耦合”的原則。

比如ucos的信號量post:
INT8U OSSemPost (OS_EVENT *pevent){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register      */ OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;#endif #if OS_ARG_CHK_EN > 0u if (pevent == (OS_EVENT *)0) { /* Validate 'pevent'                             */ return (OS_ERR_PEVENT_NULL); }#endif if (pevent->OSEventType != OS_EVENT_TYPE_SEM) { /* Validate event block type                     */ return (OS_ERR_EVENT_TYPE); } OS_ENTER_CRITICAL(); if (pevent->OSEventGrp != 0u) { /* See if any task waiting for semaphore         */ /* Ready HPT waiting on event                    */ (void)OS_EventTaskRdy(pevent, (void *)0, OS_STAT_SEM, OS_STAT_PEND_OK); OS_EXIT_CRITICAL(); OS_Sched(); /* Find HPT ready to run                         */ return (OS_ERR_NONE); } if (pevent->OSEventCnt < 65535u) { /* Make sure semaphore will not overflow         */ pevent->OSEventCnt++; /* Increment semaphore count to register event   */ OS_EXIT_CRITICAL(); return (OS_ERR_NONE); } OS_EXIT_CRITICAL(); /* Semaphore value has reached its maximum       */ return (OS_ERR_SEM_OVF);}


我們需要傳遞的有效信息雖然只有一個變量,但它會做“臨界區(qū)”管理,以及預(yù)判一些錯誤的情況等。


最后,RTOS源碼也可以算是一個優(yōu)秀的項目,特別是目前普及率比較高、裝機量比較多的RTOS,比如μC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX等。


最最后,有時間的小伙伴可以閱讀一下RTOS源碼,RTOS內(nèi)核我推薦μC/OS,閱讀源碼能讓你掌握一些軟件架構(gòu)的知識,也能讓你明白一些開發(fā)過程種常見的問題。

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