干貨 | 用FreeRTOS搭建Event-Driven應(yīng)用框架

大家好，我是逸珺。

今天來分享一下，之前項目中使用FreeRTOS搭建的Event-Driven事件驅(qū)動框架。

什么是Event-Driven？

Event-DrivenEvent在計算機編程方法中，是一種廣為使用的編程范式。比如Windows中的鼠標(biāo)、鍵盤輸入，就被Windows操作系統(tǒng)管理成了外部輸入事件，由操作系統(tǒng)向不同的應(yīng)用分發(fā)這些輸入事件，再由用戶應(yīng)用程序完成相應(yīng)的動作Action。在GUI編程中，這是一種主要的編程范式。

其基本結(jié)構(gòu)可以用下面這張圖來描述：

• 事件生產(chǎn)者：對系統(tǒng)產(chǎn)生各種事件，并發(fā)送事件給系統(tǒng)
• 事件分發(fā)：將外部輸入的事件進行分發(fā)管理
• 事件隊列：事件分發(fā)后，對應(yīng)的的事件處理者，有可能有多個事件，因此需要按先后次序依次排隊處理，所以就有事件隊列管理
• 事件消費者：負責(zé)處理由事件生產(chǎn)者發(fā)送給它的對應(yīng)事件，產(chǎn)生響應(yīng)。事件消費者一般有一個循環(huán)程序，一直偵聽事件隊列，如果接收到事件，則調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)。

為什么推崇事件驅(qū)動？

常規(guī)的做法是程序按照固有的順序執(zhí)行，這樣的編程方式，靈活性比較差。一旦需求稍有變動，可能就需要比較大的修改。在現(xiàn)代編程方法論中，軟件的復(fù)雜度越來越大，傳統(tǒng)過程方法不能滿足復(fù)雜軟件的需求，可維護性很差。用戶與軟件的交互體驗也很差。

要回答為什么要推崇事件驅(qū)動范式，先來看看其特點：

• 多播通信：事件生產(chǎn)者產(chǎn)生的事件可以將事件發(fā)送給多個消費者，也就是事件接收端，因此具備很強的靈活性
• 實時傳輸：事件可以被事件分發(fā)者實時的傳輸給事件接收端。這在嵌入式應(yīng)用中尤為明顯
• 異步通信：事件發(fā)布端不需要等待事件處理端處理前一個事件，發(fā)的管發(fā)，處理的管處理，這也是一種解耦設(shè)計的體現(xiàn)。
• 細粒度通信：事件生產(chǎn)者，可以持續(xù)發(fā)送細粒度事件，而不需要將一系列事件與其業(yè)務(wù)邏輯關(guān)聯(lián)，不需要聚合處理。

通過上面簡要的總結(jié)其特征，再來看看為什么這個范式比較好：

• 敏捷性：敏捷性是指應(yīng)對系統(tǒng)外部需求的快速變化的響應(yīng)能力。在事件驅(qū)動編程范式中，功能域是松散耦合的。這可確保發(fā)生在一個組件上的更改不會影響系統(tǒng)中的其他組件。因此，事件驅(qū)動編程范式提供的敏捷程度很高。
• 易于部署：在事件驅(qū)動編程范式中，組件是松散耦合的。這在嵌入式Linux多應(yīng)用程序組成的系統(tǒng)比較常見，在單片機中體現(xiàn)不出來。
• 可測試性：事件驅(qū)動編程范式中單元測試難度適中，因為它需要特殊的測試客戶端和測試工具來生成測試所需的事件。需要考慮其他因素，例如跨功能域的交互順序。事件的組合和交互的順序在系統(tǒng)行為中起著關(guān)鍵作用，需要成為測試的關(guān)鍵考慮因素。
• 性能：事件驅(qū)動編程范式能夠并行執(zhí)行異步操作。這帶來更好性能，而不管消息排隊和出隊所涉及的時間延遲如何。
• 可擴展性：由于組件的高度解耦特性，事件驅(qū)動編程范式提供了高度的可擴展性。
• 易于開發(fā)：由于該模式的異步性質(zhì)，使用該模式的開發(fā)難度較低。

用FreeRTOS搭事件驅(qū)動框架

FreeRTOS的Queue提供了任務(wù)到任務(wù)、任務(wù)到中斷、中斷到任務(wù)、中斷到任務(wù)間的通訊機制。關(guān)于FreeRTOS隊列本身應(yīng)如何使用的細節(jié)，這里不作展開。

假定Task0需要處理這樣一些事件，可以定義如下枚舉：

代碼如下：

typedef enum {
TASK0_EVENT_0,
TASK0_EVENT_1,
TASK0_EVENT_2
.....
} Task0EventType;
typedef struct Task0Event_t {
Task0EventType  type;
union {
float para1;
int para2;
bool on;
struct {
xxx;
}xxx;
} params;
} Task0Event;
定義一個聯(lián)合params放在Task0Event內(nèi)，可以使事件發(fā)送附加信息的能力，使用union則可以考慮到不同的事件發(fā)送方需要傳送的附加信息不一樣的需求，比如有的中斷需要發(fā)送開關(guān)量信息，有的甚至可能是一條報文或者很多信息。

將Task0的任務(wù)循環(huán)寫成下面這樣的形式：

xQueueHandle  task0_queue;
//假定每10毫秒循環(huán)一次
#define TASK0_INTERVAL_MS           10

void task0_main(void)
{
Task0Event event;
if(xQueueReceive(task0_queue,