第12章 任务间通信与同步

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。

函数 os_evt_wait_and

函数返回 OS_R_EVT 表示等待的事件标志位都被设置了，也就是返回成功 。返回 OS_R_TMO 表示超时。
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。
12.3.2 中断方式事件标志组的实现
指中断函数和 RTX 任务之间使用事件标志
运行条件：创建 1 个任务和一个串口接收中断 运行过程描述如下： 任务 Task1 运行过程中调用函数 os_evt_wait_and，等待事件标志位 被设置，任务 Task1 由运行态进入到挂起态 Task1 挂起的情况下，串口接收到数据进入到了串口中断服务程序， 在串口中断服务程序中设置 Task1 的事件标志，任务 Task1 由挂起 态进入到就绪态，在调度器的作用下由就绪态又进入到运行态。
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。

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


08:38
嵌入式系统原理与应用
18
PendSV中断
08:38
嵌入式系统原理与应用
19
12.3.3 事件标志组 API 函数
使用如下6个函数可以实现 RTX 的事件标志组： os_evt_clr（）；

os_evt_get（）； os_evt_set（）； os_evt_wait_and（）；
第1个参数表示16个可设置的事件标志位。因为RTX的每个任务创建时有 16个可设置的事件标志，这里用 U16 类型的变量 event_flag 就可以表示 ，变量 event_flag 的某个位设置为 1，那么指定 RTX 任务的事件标志相 应位就设置为 1。变量 event_flag 设置为 0 的位对 RTX 任务的事件标志 相应位没有影响。比如设置变量 event_flag = 0x0003 就表示将 RTX 任务 事件标志的位 0 和位 1 设置为 1，其余位没有变化。 第 2 个参数是任务 ID。
使用这个函数要注意以下问题：
1.此函数是用于中断服务程序中调用的。 2. 调用不能太频繁，太频繁的话会大大增加系统内核的开销，会造成事件标志 得不到及时处理从而造成丢失事件标志的情况。
#include <rtl.h> void EXTI0_IRQHandler (void){ .. isr_evt_set (0x0003, tsk2); .. }
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：




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，特别是不可重入的函数，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。

08:38
嵌入式系统原理与应用
2
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


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。
创建 2 个任务 Task1 和 Task2，运行过程描述如下： 任务 Task1 运行过程中调用函数 os_evt_wait_and，等待事件标志位 被设置，任务 Task1 由运行态进入到挂起态 任务 Task2 设置了任务 Task1 的事件标志，任务 Task1 由挂起态进 入到就绪态，在调度器的作用下由就绪态又进入到运行态。
函数 isr_evt_set
void isr_evt_set ( U16 event_flags, OS_TID task );

/* 16位的事件标志设置 */ /* 要设置事件标志的任务ID */
函数描述：用于设置指定任务的事件标志。
第1个参数表示16个可设置的事件标志位。 第 2 个参数是任务 ID。

函数 os_evt_set
使用这个函数要注意： 此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函 数，中断服务程序中使用的是 isr_evt_set #include <rtl.h> __task void task1 (void) { .. } .. os_evt_set (0x0003, tsk2);

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。


中断方式

节拍时钟任务不仅仅在时钟节拍中断产生时运行，而且当一个 中断调用isr_函数时也执行。这是因为中断不能使当前任务等 待，因此也不能进行任务的切换。 中断可以产生事件、信号量或是消息（使用isr_库函数）来表 明一个更高优先级的任务正在等待。 更高优先级的任务将抢占当前的任务，但必须在中断函数结束 后才能进行。这样就强制产生在当前中断结束后运行的时钟节 拍中断，而且激发任务调度。任务调度处理所有的任务，并将 就绪的最高优先级的任务投入运行，最高优先级的任务因此可 以持续的运行。
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。

12.3.2 中断方式事件标志组的实现
实际应用中，中断方式的消息机制切记注意以下四个个问题： 中断函数的执行时间越短越好，防止其它低于这个中断优先级 的异常不能得到及时响应。

实际应用中，建议不要在中断中实现消息处理，用户可以在中 断服务程序里面发送消息通知任务，在任务中实现消息处理， 这样可以有效的保证中断服务程序的实时响应。同时此任务也 需要设置为高优先级，以便退出中断函数后任务可以得到及时 执行。 中断服务程序中一定要调用专用于中断的事件标志设置函数 isr_evt_set。 在 RTX 操作系统中实现中断函数跟裸机编程是一样的。

设置的任务延迟时间不再工作。