第12章 任务间通信与同步分解

任务间的互斥
任务间的互斥 --- 共享资源的申请使用
Task_A
Task_B
Task_A would print
Prtinter
Task_B would print
备注：数据采集任务A 和数据处理任务B 之间存在互斥关系
12.1 几个重要的概念

临界段：代码的临界段也称为临界区，一旦这部分代码开始执 行，则不允许任何中断打断。为确保临界段代码的执行不被中 断，在进入临界段之前须关中断，而临界段代码执行完毕后， 要立即开中断。 由于Cortex-M3/M4的RTX内核库中没有关闭中断的操作，也就是 说 RTX 的源码中不存在临界段。 用户写应用的时候也有临界段的问题，比如以下两种：
RTX 任务调试信息
12.3 事件标志组
事件标志组是实现多任务同步的有效机制之一。初学者会问采用事件 标志组多麻烦，搞个全局变量不是更简单，其实不然。在裸机编程时 ，使用全局变量的确比较方便，但相比事件标志组主要有如下三个问 题：

使用事件标志组可以让 RTOS 内核有效的管理任务，全局变量是无 法做到的，任务的超时等机制需要用户自己去实现。 使用了全局变量就要防止多任务的访问冲突，使用事件标志组已经 处理好了这个问题。用户无需担心。
嵌入式系统原理与应用
第12章 任务间通信与同步
温州大学物理与电子信息工程学院 杨卫波
前言

RTX配置下是有并发的，但任一个时刻点上只有一个程序在处 理机上运行。实际上并行是会涉及很多问题的，如多人同时在 干活，他们需要共享到一些资源，那就涉及到沟通协调的额外 付出了。 RTX的进程间通讯主要依赖于四种机制：事件（Event）、互斥 锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、和邮箱（Mailbox）。 前三种机制侧重进程间的同步，邮箱侧重进程间的数据通讯。

设置的任务延迟时间不再工作。
因此，强烈建议关 RTX 内核定时器中断的时间越短越好。
RTX 任务锁的实现
函数原型： void tsk_unlock (void); 函数描述： 用于使能 RTX 内核定时器中断，因此也就重新开启任务切 换。tsk_unlock 一定要跟 tsk_lock 配套使用。 使用这个函数要注意以下问题：函数 tsk_lock 不支持嵌套调用；不允 许在中断服务程序中调用 tsk_lock。 使用举例： #include <rtl.h> void protect_critical_op() { tsk_lock(); do_critical_op(); tsk_unlock(); }
12.2.3 例程说明
实验内容：
1. K1 按键按下，串口打印。 2. 在调用 printf 函数的地方都加上任务锁，防止多个任务调用此函数造成冲 突，以至于串口打印出现乱码。 3. 各个任务实现的功能如下：
AppTaskUserIF任务 ：按键消息处理。
AppTaskLED 任务：LED 闪烁，并串口打印任务正在运行。 AppTaskMsgPro 任务：消息处理，用作 LED 闪烁和串口打印任务正在 运行。 AppTaskStart 任务：启动任务，最高优先级任务，实现按键扫描。

通过关闭 RTOS 内核定时器实现关闭了 RTOS 内核定时器的 话，也就关闭了通过 RTOS 内核定时器中断实现任务切换的 功能，因为在退出定时器中断时需要检测当前需要执行的最 高优先级任务，如果有高优先级任务就绪的话需要做任务切 换。RTX 操作系统是采用的这种方式实现任务锁的。
12.2 RTX 任务锁的实现
函数原型： void tsk_lock (void); 函数描述：禁止 RTX 内核定时器中断，因此也就禁止了任务切换。 注意以下问题：

函数 tsk_lock 不支持嵌套调用；
不允许在中断服务程序中调用 tsk_lock；
RTX 内核定时器被关闭期间，RTX 内核任务调度器和需要时间片调 度的任务被阻塞。


使用事件标志组可以有效的解决中断服务程序和任务之间的同步问 题。
12.3.1 事件标志组的实现
各个任务之间使用事件标志组实现任务的通信或者同步。RTX 每 个任务创建的时候，会自动创建 16 个事件标志，事件标志被存储 到每个任务的任务控制块中，即每个任务支持 16 个事件标志。
RTX配置
四个 RTX 任务的实现
__task void AppTaskMsgPro(void) { while (1) { bsp_LedToggle(1); bsp_LedToggle(4); /* 开启任务锁 */ tsk_lock(); printf("任务AppTaskMsgPro正在运行\r\n"); /* 关闭任务锁 */ tsk_unlock(); os_dly_wait(300); } }

任务锁

任务锁：为了防止当前任务的执行被其它高优先级的任务打断 而提供的锁机制就是任务锁。实现任务锁可以通过给调度器加 锁或者直接关闭RTOS内核定时器（就是前面一直说的系统滴答 定时器）来实现。

通过给调度器加锁实现给调度器加锁的话，就无法实现任务 切换，高优先级任务也就无法抢占低优先级任务的执行，同 时高优先级任务也是无法向低优先级任务切换的。这种方式 只是禁止了调度器工作，并没有关闭任何中断。




读取或者修改变量（特别是任务间通信的全局变量）的代码 ，一般来说这是最常见的临界代码。 调用公共函数的代码，特别是不可重入的来自百度文库数，如果多个任 务都访问这个函数，结果是可想而知的。
几个重要的概念

中断锁：因为Cortex-M3/M4的RTX源码中没有关闭中断的操作， 所以也就没有提供开关中断函数。 用户在自己的应用代码采用裸机时如何开关中断的，在使用了 RTX后仍然使用以前的开关中断函数即可。

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嵌入式系统原理与应用
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任务间的同步
任务间的同步 --- 各任务运行的先后、触发等关系
Task_A
Task_B
Task_A Write Data into Data_Buffer
Data_Buffer
Task_B Read Data from Data_Buffer
备注：数据采集任务A 和数据处理任务B 之间存在同步关系