基于freeRTOS的多任務(wù)事件傳輸demo

之前分享了很多關(guān)于freeRTOS的知識，那么我們怎么在實戰(zhàn)中去寫代碼呢？本篇文章重在對基于freeRTOS的架構(gòu)代碼的解析。整個功能如下圖：

為什么要用freeRTOS

在實際項目中，如果程序等待一個超時事件，傳統(tǒng)的無RTOS情況下，就只能在原地等待而不能執(zhí)行其它任務(wù)，如果使用RTOS，則可以很方便的將當(dāng)前任務(wù)阻塞在該事件下，然后自動去執(zhí)行別的任務(wù)，這樣可以高效的利用CPU了。

一般使用情況

我們在開發(fā)的時候，我總是在main函數(shù)看到以下的代碼，這讓我感覺不是很爽

int?main()
{
??xTaskCreate(?vTask1,?"Task?1",?1000,?NULL,?1,?NULL?);
??xTaskCreate(?vTask2,?"Task?2",?1000,?NULL,?1,?NULL?);
??xTaskCreate(?vTask3,?"Task?3",?1000,?NULL,?2,?NULL?);

??vTaskStartScheduler();

??while(1);
}

然后在每個task中，一般代碼會這樣寫

void?vTask1(?void?*pvParameters?)
{
??volatile?unsigned?long?ul;
??for(?;;?)
??{
????xQueueSend(?USART1_MSGQ,?"task?1?!\n",portMAX_DELAY);
????for(?ul?=?0;?ul???}
}

而任務(wù)之間的通信也是比較繁瑣，總體來說，代碼不易維護，增減一個任務(wù)的話要改的東西太多了。為此我特意設(shè)計一個框架，可以很方便的增減任務(wù)，同時任務(wù)之間通過事件隊列來通信。

demo

任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)的封裝

我們首先定義兩個任務(wù)，把所有任務(wù)信息封裝在taskRecord里，并且申明如下：

#define?TASK_NUM?2
//所有任務(wù)的信息
static?TaskRecord?taskRecord[TASK_NUM];

那么TaskRecord怎么安排呢，我們把所有的任務(wù)信息都放在結(jié)構(gòu)體里。其中包括任務(wù)ID，任務(wù)任務(wù)函數(shù)taskFucn，任務(wù)名字，棧的大小stackDep，還有優(yōu)先級prio，任務(wù)句柄taskHandle，任務(wù)隊列queue。

typedef?struct
{
?int16_t?Id;
?TaskFunction_t?taskFucn;
?const?char?*??name;
?configSTACK_DEPTH_TYPE?stackDep;
?void?*??parameters;
?UBaseType_t?prio;
?TaskHandle_t?taskHandle;
?QueueHandle_t??queue;
}?TaskRecord;

把任務(wù)中的一些參數(shù)封裝起來，放在結(jié)構(gòu)體TaskInitPara，其中包括了任務(wù)函數(shù)taskFucn，任務(wù)名字，棧的大小stackDep，還有優(yōu)先級prio。

typedef?struct
{
??TaskFunction_t?taskFucn;
??const?char?*??name;
??const?configSTACK_DEPTH_TYPE?stackDep;
??UBaseType_t?prio;
}?TaskInitPara;

我們做好了這些之后，就需要把結(jié)構(gòu)體中的參數(shù)放到創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)中，那么這個函數(shù)createTasks代碼如下：

void?createTasks(TaskRecord*?taskRecord,?const?TaskInitPara*?taskIniPara,?int?num){
?int?i;
?for(i=0;i??taskRecord[i].Id?=?i;
??taskRecord[i].taskFucn?=?taskIniPara[i].taskFucn;
??taskRecord[i].name?=?taskIniPara[i].name;
??taskRecord[i].stackDep?=?taskIniPara[i].stackDep;
??taskRecord[i].parameters?=?&taskRecord[i];
??taskRecord[i].prio?=?taskIniPara[i].prio;
??
??xTaskCreate(?taskRecord[i].taskFucn,
????taskRecord[i].name,
????taskRecord[i].stackDep,
????taskRecord[i].parameters,
????taskRecord[i].prio,
????&taskRecord[i].taskHandle?);

??taskRecord[i].queue?=?xQueueCreate(?100,?sizeof(?Event?)?);
?}
}

其中num為任務(wù)數(shù)量，先把任務(wù)信息放到初始化的taskRecord中，再把其中的信息創(chuàng)建任務(wù)。那么任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)就做好了。

main函數(shù)

接著，在我們的main函數(shù)中，就不需要那么繁瑣的一個一個的創(chuàng)建任務(wù)了，按照這個封裝的main函數(shù)如下：

int?main(?void?)
{
?createTasks(taskRecord,taskInitPara,TASK_NUM);
?/*?Start?the?tasks?and?timer?running.?*/
?vTaskStartScheduler();
}

任務(wù)間通信

首先我們想想，兩個任務(wù)之間通信需要知道什么，task1想往task2的發(fā)送一些數(shù)據(jù)，那么需要知道task2的ID吧，需要把數(shù)據(jù)打包吧，task2需要知道是誰發(fā)的，那么task1本身的ID也需要知道吧。

按照這幾個明確的東西，我們首先把任務(wù)事件ID枚舉如下

typedef?enum?{
?eventID_1,
?eventID_2,
?eventID_3
}Event_ID;

然后把事件ID，發(fā)送者ID，以及要傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)或者數(shù)據(jù)打包封裝在結(jié)構(gòu)體Event中，代碼如下：

typedef?struct{
?Event_ID?ID;
?int16_t?src;?//發(fā)送者ID
?void*?pData;?//傳結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)
}Event;

接著，我們需要構(gòu)造一個事件，把這些信息都放在這個事件中，代碼如下：

void?makeEvent(Event*?pEvent,int16_t?myId,Event_ID?evtId,?const?void*?pData){
?pEvent->ID?=?evtId;
?pEvent->src?=?myId;
?pEvent->pData?=?(void*)?pData;
}

現(xiàn)在我們假設(shè)task2要往task1發(fā)送一系列數(shù)據(jù)，那么task任務(wù)中，我們需要做的事如下，獲取task1中隊列，看是否為空。

?QueueHandle_t?task1Queue;
?int16_t?myId?=?pMyTaskRecord->Id;
?task1Queue?=?getTaskQueue(getTaskId("task1"));

構(gòu)造事件

?Event?event;
?int*?ptemp;?//這里自定義一些數(shù)據(jù)
?makeEvent(&event,myId,eventID_1,(void*)ptemp);

然后把事件發(fā)送出去：

xQueueSendToBack(?task1Queue,?&event,?0);

對于task1來說，看隊列中是否為空，如果有任務(wù)事件來，從隊列中獲取事件

?TaskRecord*?pMyTaskRecord?=?(TaskRecord*)pPara;
?QueueHandle_t*?evntQueue=pMyTaskRecord->queue;

當(dāng)隊列中確實有事件時，接收事件

BaseType_t?status?=?xQueueReceive(?*evntQueue,?&event,?portMAX_DELAY?);
if(?status?==?pdPASS?)
{
??task1HandleEvent(event);
}
else
{
??printf(?"Task1?could?not?receive?from?the?queue.\r\n"?);}

然后我們在task1HandleEvent處理接收到的事件，代碼如下：

void?task1HandleEvent(Event?event){
?xil_printf(?"Task1?is?processing?event...\r\n"?);
?int*?p;
?switch(event.ID){
?case?eventID_1:
??p=?(int*)?event.pData;
??xil_printf("ID=%d?From:?%d?data=%d\r\n",event.ID,?event.src,p[7]);
??free(event.pData);
??break;
?case?eventID_2:
??break;
?default:
??break;
?}
}

上面代碼表示根據(jù)事件ID來判斷接收的是哪個事件，再把事件ID，數(shù)據(jù)等等打印出來。

外部中斷通信

如果不是任務(wù)間的通信，而是有外部中斷觸發(fā)，需要與某個任務(wù)進行信息交互，怎么辦？例如有一個以太網(wǎng)任務(wù)，當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)需要發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到這個網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的時候，那么就需要進行外部通信了。同樣我們這樣做，在以太網(wǎng)接收函數(shù)中，構(gòu)造事件

?Event?event;
?int*?ptemp;?//這里自定義一些數(shù)據(jù)
?makeEvent(&event,myId,IntrID_1,(void*)ptemp);//可以再自定一些事件ID如IntrID_1

然后再發(fā)送到這個事件到這個任務(wù)中，如下

測試

如上，我們構(gòu)造一個事件，發(fā)送一些數(shù)據(jù)如下

?Event?event;
?int*?ptemp?=?malloc(sizeof(int)*10);
?memset(ptemp,0x77,sizeof(int)*10);
?makeEvent(&event,myId,eventID_1,(void*)ptemp);

我們看到結(jié)果如下

task1接到來自任務(wù)ID為0，事件1的數(shù)據(jù)。這里每個任務(wù)的等待時間也是可以設(shè)置的，設(shè)置方法如下：

/*?設(shè)置最大等待時間500ms?*/
const?TickType_t?xMaxBlockTime?=?pdMS_TO_TICKS(500);?
BaseType_t?status?=?xQueueReceive(?*evntQueue,?&event,?xMaxBlockTime?);

如果等待時間為portMAX_DELAY或者0的話，說明某個任務(wù)一直處于激活狀態(tài)，比如task2，當(dāng)?shù)却龝r間為portMAX_DELAY時候，則測試結(jié)果如下：

所以每個任務(wù)設(shè)置的時間，優(yōu)先級，棧大小都是很重要的，具體的就需要在項目中調(diào)試了。

最后總結(jié)

本篇是屬于代碼實戰(zhàn)篇，對于freeRTOS的具體講解需要大家自己去領(lǐng)會，我這里是寫了一個架構(gòu)，幫助大家在項目中去更好的搭好架子，當(dāng)我們有很多任務(wù)的時候，任務(wù)間又有很多交互通信的時候，就更需要理解這種架構(gòu)了。

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