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七,FreeRTOS之——队列同步与互斥

Yu_Huang / 3494人阅读

摘要:声明本专栏参考韦东山,野火,正点原子以及其他博主的教程,如若侵权请告知,马上删帖致歉,个人总结,如有不对,欢迎指正。

声明:本专栏参考韦东山,野火,正点原子以及其他博主的FreeRTOS教程,如若侵权请告知,马上删帖致歉,个人总结,如有不对,欢迎指正。

转:同步与互斥概念理解link






实验一:同步

还是来看看同步实验怎么做吧

实验代码

/**   FreeRTOS v9.0.0 + STM32 动态创建任务   实验平台:韦东山 STM32F103ZE开发板 **/  #include "FreeRTOS.h"#include "task.h"#include "queue.h"/* 开发板硬件bsp头文件 */#include "bsp_led.h"#include "bsp_usart.h"/* 任务句柄 */static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;static TaskHandle_t Task1_Handle = NULL;static TaskHandle_t Task2_Handle = NULL;static TaskHandle_t Task3_Handle = NULL;static xQueueHandle MsgQueue;  /*队列句柄*//* 函数声明 */static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */static void Flag1_Task(void* pvParameters);/* LED1_Task任务实现 */static void Flag2_Task(void* pvParameters);/* LED2_Task任务实现 */static void Flag3_Task(void* pvParameters);/* LED3_Task任务实现 */static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//*****************************************************************  * @brief  主函数  * @param  无  * @retval 无  * @note   第一步:开发板硬件初始化             第二步:创建APP应用任务            第三步:启动FreeRTOS,开始多任务调度  ****************************************************************/int main(void){	  BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值,默认为pdPASS */  /* 开发板硬件初始化 */  BSP_Init();  printf("这是一个STM32F103ZE开发板-FreeRTOS-动态创建任务!/r/n");		MsgQueue=xQueueCreate(1,sizeof(int));/*创建队列:参数,队列长度,每个长度大小(字节)*/				   /* 创建AppTaskCreate任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate,  /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"AppTaskCreate",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,  /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )1, /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针 */   /* 启动任务调度 */             if(pdPASS == xReturn)    vTaskStartScheduler();   /* 启动任务,开启调度 */  else    return -1;      while(1);   /* 正常不会执行到这里 */    }/***********************************************************************  * @ 函数名  : AppTaskCreate  * @ 功能说明: 为了方便管理,所有的任务创建函数都放在这个函数里面  * @ 参数    : 无    * @ 返回值  : 无  **********************************************************************/static void AppTaskCreate(void){  BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值,默认为pdPASS */    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区    /* 创建Flag1_Task任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag1_Task, /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"Flag1_Task",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )2,	    /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&Task1_Handle);/* 任务控制块指针 */  if(pdPASS == xReturn)    printf("创建Flag1_Task任务成功!/r/n");		 /* 创建Flag2_Task任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag2_Task, /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"Flag2_Task",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )2,	    /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&Task2_Handle);/* 任务控制块指针 */  if(pdPASS == xReturn)    printf("创建Flag2_Task任务成功!/r/n");			 /* 创建Flag3_Task任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag3_Task, /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"Flag3_Task",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )1,	    /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&Task3_Handle);/* 任务控制块指针 */  if(pdPASS == xReturn)    printf("创建Flag3_Task任务成功!/r/n");    vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区}/**********************************************************************  * @ 函数名  : LED_Task  * @ 功能说明: LED_Task任务主体  ********************************************************************/uint8_t flag1;uint8_t flag2;uint8_t flag3;/*优先级2*/static void Flag1_Task(void* parameter){	static int value,i;	 while (1)    {						  for(i=10000;i>1;i--)			  flag1=1;        flag2=0;			  flag3=0;			  /* 向队列中填充内容 */  						  value++;			  printf("Task1 Running! value=%d/r/n",value);			  xQueueSend( MsgQueue, ( void* )&value, queueSEND_TO_BACK);  /*发送队列消息,*/						 // vTaskDelay(10);   /* 延时1个tick */    }}/*优先级2*/static void Flag2_Task(void* parameter){	static int value1;  	while (1)    {		  /*如果读取到队列消息*/			if(xQueueReceive(MsgQueue,(void *)&value1,pdFALSE)==pdPASS)			{			    flag1=0;          flag2=1;			    flag3=0;				  printf("Task2 Running! value=%d/r/n",value1);/*将读取到的数值打印出来*/			}			      //vTaskDelay(10);   /* 延时1个tick */		 		         }}/*优先级2*/static void Flag3_Task(void* parameter){	static int value2;  	while (1)    {		  flag1=0;      flag2=0;			flag3=1;		  printf("Task3 Running! value=%d/r/n",value2);		  vTaskDelay(10);   /* 延时1个tick */		 		         }}/***********************************************************************  * @ 函数名  : BSP_Init  * @ 功能说明: 板级外设初始化,所有板子上的初始化均可放在这个函数里面  * @ 参数    :     * @ 返回值  : 无  *********************************************************************/static void BSP_Init(void){	/*	 * STM32中断优先级分组为4,即4bit都用来表示抢占优先级,范围为:0~15	 * 优先级分组只需要分组一次即可,以后如果有其他的任务需要用到中断,	 * 都统一用这个优先级分组,千万不要再分组,切忌。	 */	NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );		/* LED 初始化 */	LED_GPIO_Config();	/* 串口初始化	*/	USART_Config();  }/********************************END OF FILE****************************/

划重点

创建三个任务,优先级为321,

创建队列任务句柄,在这之前得要加入队列头文件

创建队列函数

xQueueCreate();

各任务处理事件

flag1Task

flag2Task

flag3Task

根据以上信息可以猜想任务运行过程是怎样的???

任务一和任务二在执行过程中都没有进入到阻塞状态,任务3的优先级是要比任务一和任务二要低的,所以任务三肯定不会运行,那么任务一和任务二相同优先级要如何运行呢??

直接仿真看看

神奇的是串口居然不乱了,任务一先运行,接着任务二打印了信息,这就是通过队列传递信息来实现任务同步

再来做个实验看看任务互斥

实验二:互斥

实验代码

/**   FreeRTOS v9.0.0 + STM32 动态创建任务   实验平台:韦东山 STM32F103ZE开发板 **/  #include "FreeRTOS.h"#include "task.h"#include "queue.h"/* 开发板硬件bsp头文件 */#include "bsp_led.h"#include "bsp_usart.h"/* 任务句柄 */static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;static TaskHandle_t Task1_Handle = NULL;static TaskHandle_t Task2_Handle = NULL;//static TaskHandle_t Task3_Handle = NULL;//static QueueHandle_t xQueueCalcHandle;static QueueHandle_t xQueueUARTcHandle;/* 函数声明 */static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */static void Flag1_Task(void* pvParameters);/* LED1_Task任务实现 */static void Flag2_Task(void* pvParameters);/* LED2_Task任务实现 *///static void Flag3_Task(void* pvParameters);/* LED3_Task任务实现 */static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 *//*创建队列*/int InitUARTLock(void){		int val;	xQueueUARTcHandle = xQueueCreate(1, sizeof(int));/*创建队列*/	if (xQueueUARTcHandle == NULL)	{		printf("can not create queue/r/n");		return -1;/*创建失败*/	}	xQueueSend(xQueueUARTcHandle, &val, portMAX_DELAY);/*死等*/	return 0;/*创建成功*/}/*接收队列消息*/void GetUARTLock(void){		int val;	xQueueReceive(xQueueUARTcHandle, &val, portMAX_DELAY);}/*发送队列消息*/void PutUARTLock(void){		int val;	xQueueSend(xQueueUARTcHandle, &val, portMAX_DELAY);}/*****************************************************************  * @brief  主函数  * @param  无  * @retval 无  * @note   第一步:开发板硬件初始化             第二步:创建APP应用任务            第三步:启动FreeRTOS,开始多任务调度  ****************************************************************/int main(void){	  BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值,默认为pdPASS */  /* 开发板硬件初始化 */  BSP_Init();  printf("这是一个STM32F103ZE开发板-FreeRTOS-动态创建任务!/r/n");		InitUARTLock();/*调用创建队列函数*/					   /* 创建AppTaskCreate任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate,  /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"AppTaskCreate",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,  /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )1, /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针 */   /* 启动任务调度 */             if(pdPASS == xReturn)    vTaskStartScheduler();   /* 启动任务,开启调度 */  else    return -1;      while(1);   /* 正常不会执行到这里 */    }/***********************************************************************  * @ 函数名  : AppTaskCreate  * @ 功能说明: 为了方便管理,所有的任务创建函数都放在这个函数里面  * @ 参数    : 无    * @ 返回值  : 无  **********************************************************************/static void AppTaskCreate(void){  BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值,默认为pdPASS */    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区    /* 创建Flag1_Task任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag1_Task, /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"Flag1_Task",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )2,	    /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&Task1_Handle);/* 任务控制块指针 */  if(pdPASS == xReturn)    printf("创建Flag1_Task任务成功!/r/n");		 /* 创建Flag2_Task任务 */  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag2_Task, /* 任务入口函数 */                        (const char*    )"Flag2_Task",/* 任务名字 */                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 */                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 */                        (UBaseType_t    )2,	    /* 任务的优先级 */                        (TaskHandle_t*  )&Task2_Handle);/* 任务控制块指针 */  if(pdPASS == xReturn)    printf("创建Flag2_Task任务成功!/r/n");			 /* 创建Flag3_Task任务 *///  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Flag3_Task, /* 任务入口函数 *///                        (const char*    )"Flag3_Task",/* 任务名字 *///                        (uint16_t       )512,   /* 任务栈大小 *///                        (void*          )NULL,	/* 任务入口函数参数 *///                        (UBaseType_t    )1,	    /* 任务的优先级 *///                        (TaskHandle_t*  )&Task3_Handle);/* 任务控制块指针 *///  if(pdPASS == xReturn)//    printf("创建Flag3_Task任务成功!/r/n");    vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区}/**********************************************************************  * @ 函数名  : LED_Task  * @ 功能说明: LED_Task任务主体  ********************************************************************/uint8_t flag1;uint8_t flag2;uint8_t flag3;/*优先级2*/static void Flag1_Task(void* parameter){	 while (1)    {			GetUARTLock();/*调用接收消息函数获得使用权*/  						printf("Task1 Running!/r/n");						PutUARTLock();/*调用发送消息函数释放使用权*/			  					vTaskDelay(1);   /* 延时1个tick */		 		    }}/*优先级2*/static void Flag2_Task(void* parameter){  	while (1)    {      GetUARTLock();/*调用接收消息函数获得使用权*/						printf("Task2 Running!/r/n");						PutUARTLock();/*调用发送消息函数释放使用权*/			      vTaskDelay(1);   /* 延时1个tick */		 		         }}/*优先级1*///static void Flag3_Task(void* parameter)//{//	static int value2;//  	while (1)//    {//		  flag1=0;//      flag2=0;//			flag3=1;//		  printf("Task3 Running! value=%d/r/n",value2);//		  vTaskDelay(10);   /* 延时1个tick */		 		//     //    }//}/***********************************************************************  * @ 函数名  : BSP_Init  * @ 功能说明: 板级外设初始化,所有板子上的初始化均可放在这个函数里面  * @ 参数    :     * @ 返回值  : 无  *********************************************************************/static void BSP_Init(void){	/*	 * STM32中断优先级分组为4,即4bit都用来表示抢占优先级,范围为:0~15	 * 优先级分组只需要分组一次即可,以后如果有其他的任务需要用到中断,	 * 都统一用这个优先级分组,千万不要再分组,切忌。	 */	NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );		/* LED 初始化 */	LED_GPIO_Config();	/* 串口初始化	*/	USART_Config();  }/********************************END OF FILE****************************/

划重点

这次实验创建了两个任务,任务优先级相同都为2


创建这几个函数

在任务处理事件中,像临界保护一样进行首先调用接收消息的函数获得使用权,再调用发送消息函数释放使用权。(队列里面有数据表示别人可以读这个队列)

仿真来看看实验效果

git仓库源码地址:https://gitee.com/he-dejiang/free-rtos.git

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