FreeRTOS【15】事件组使用

1.开发背景

基于以上的章节，了解了 FreeRTOS 多线程间的信号量、队列的使用，已经满足了日常使用场景。其中信号量可以实现线程同步，对标的是裸机的 Flag 标识，但是在裸机中经常使用的不止一个标识，如果用二值信号量去实现无疑是增加了系统内存开销，申请多个信号量，实现本质是队列，消耗比较大并且带有迟滞性，所以 FreeRTOS 针对这种情况设计了事件组。

事件组是按 bit 操作的，每一个位都可以触发事件，需要注意的是时钟的配置会影响可用的位配置，源码解释如果设置 configUSE_16_BIT_TICKS 系统时钟 16 位，只能用 0~7bit，否则可以使用 0~23 bit。

2.开发需求

设计实验1：位事件设置和等待

1）创建 2 个线程，设置位事件线程和等待位事件线程

2）设置位事件线程分别设置 bit0、bit0 和 bit4、bit4

3）等待位事件线程等待信号并输出对应日志

设计试验2：位事件同步

1）创建 2 个线程，同步线程1 控制 bit0, 同步线程2 控制 bit1

2）同步线程1 每 1s 同步一次，同步线程 2 每 2s 同步一次

3）观察线程同步的实时性。

3.开发环境

window10 + MDK + STM32F429 + FreeRTOS10.3.1

4.实现步骤

4.1 位事件设置和等待

4.1.1 实现编码

重点关注 xEventGroupWaitBits 的参数

uxBitsToWaitFor：等待关注的事件（bit）

xClearOnExit：是否清空，一般设置为是，清空不会反复触发

xWaitForAllBits：是否等待所有位都满足条件才触发，看需求

#include "appTest.h"

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include "mspDwt.h"
#include "mspGpio.h"
#include "mspExti.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "stream_buffer.h"
#include "event_groups.h"

#include "appLog.h"

typedef struct
{
    /* 事件组 */
    EventGroupHandle_t event;
    
    /* 任务线程 */
    TaskHandle_t taskEventWait; // 接收线程
    TaskHandle_t taskEventSet;  // 发送线程
    
}Ctrl_t;

/* 文件指针 */
static Ctrl_t s_ctrl = {0};
static Ctrl_t *p = &s_ctrl;
static void TaskEventSet(void *pvParameters);
static void TaskEventWait(void *pvParameters);

#define BIT_0   ( 1 << 0 )
#define BIT_1   ( 1 << 1 )
#define BIT_2   ( 1 << 2 )
#define BIT_3   ( 1 << 3 )
#define BIT_4   ( 1 << 4 )

#define ALL_SYNC_BITS ( BIT_0 | BIT_4 )

/* 接收线程 */
static void TaskEventWait(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(100);
   
    for ( ; ; )
    {
        EventBits_t uxBits = xEventGroupWaitBits(p->event, ALL_SYNC_BITS, pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY);
        
        switch (uxBits)
        {
            case ALL_SYNC_BITS:
                Log_Debug("%s 触发 bit0 和 bit4\r\n", __func__);
                break;
            
            case BIT_0:
                Log_Debug("%s 触发 bit0\r\n", __func__);
                break;
            
            case BIT_4:
                Log_Debug("%s 触发 bit4\r\n", __func__);
                break;
            
            default:
                break;
        }
        
        vTaskDelay(100);
    }
}

/* 发送线程 */
static void TaskEventSet(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(1000);
    EventBits_t uxBits = 0;
    
    /* 设置 bit0 */
    uxBits &= 0x00000000;
    uxBits |= BIT_0;
    xEventGroupSetBits(p->event, uxBits);
    vTaskDelay(100);
    
    /* 设置 bit0 和 bit4 */
    uxBits &= 0x00000000;
    uxBits |= BIT_0 | BIT_4;
    xEventGroupSetBits(p->event, uxBits);
    vTaskDelay(100);
    
    /* 设置 bit4 */
    uxBits &= 0x00000000;
    uxBits |= BIT_4;
    xEventGroupSetBits(p->event, uxBits);
    vTaskDelay(100);
    
    for ( ; ; )
    {
        vTaskDelay(1000);
    }
}

/* 测试初始化 */
void aTest_Init(void)
{
    /* 创建事件组 */
    p->event = xEventGroupCreate();
    
    /* 创建动态任务 */
    xTaskCreate(TaskEventWait, "TaskEventWait", 500, NULL, 5, &p->taskEventWait);
    xTaskCreate(TaskEventSet,  "TaskEventSet",  500, NULL, 5, &p->taskEventSet);
}

/* Key2 PC13   Key0 PH3 Key1 PH2 */
void Exti13_TriggerInterrupt(void)
{
    mspExti_Close(13);
    if (mspGpio_GetInput("PC13") == 0)
    {
        
    }
}

4.1.2 结果显示

4.2 位事件同步

位事件同步主要实现多线程同步执行，相互等待，调用 xEventGroupSync，会先设置位在阻塞等待位，相当与 xEventGroupSetBits() + xEventGroupWaitBits()；

4.2.1 实现编码

#include "appTest.h"

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include "mspDwt.h"
#include "mspGpio.h"
#include "mspExti.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "stream_buffer.h"
#include "event_groups.h"

#include "appLog.h"

typedef struct
{
    /* 事件组 */
    EventGroupHandle_t event;
    
    /* 任务线程 */
    TaskHandle_t taskEventSync1;  // 线程
    TaskHandle_t taskEventSync2;  // 线程
    
}Ctrl_t;

/* 文件指针 */
static Ctrl_t s_ctrl = {0};
static Ctrl_t *p = &s_ctrl;
static void EventSyncTask1(void *pvParameters);
static void EventSyncTask2(void *pvParameters);

#define BIT_0   ( 1 << 0 )
#define BIT_1   ( 1 << 1 )
#define BIT_2   ( 1 << 2 )
#define BIT_3   ( 1 << 3 )
#define BIT_4   ( 1 << 4 )

#define ALL_SYNC_BITS (BIT_0 | BIT_1)

/* 线程 */
static void EventSyncTask1(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(100);
   
    for ( ; ; )
    {
        /* 设置 bit0 */
        Log_Debug("%s Sync Set Bit0\r\n", __func__);
        EventBits_t uxBits = xEventGroupSync(p->event, BIT_0, ALL_SYNC_BITS, portMAX_DELAY);
        Log_Debug("%s Sync OK\r\n", __func__);
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

/* 线程 */
static void EventSyncTask2(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(1000);
    
    for ( ; ; )
    {
        /* 设置 bit1 */
        Log_Debug("%s Sync Set Bit1\r\n", __func__);
        EventBits_t uxBits = xEventGroupSync(p->event, BIT_1, ALL_SYNC_BITS, portMAX_DELAY);
        Log_Debug("%s Sync OK\r\n", __func__);
        
        vTaskDelay(2000);
    }
}

/* 测试初始化 */
void aTest_Init(void)
{
    /* 创建事件组 */
    p->event = xEventGroupCreate();
    
    /* 创建动态任务 */
    xTaskCreate(EventSyncTask1, "EventSyncTask1", 500, NULL, 5, &p->taskEventSync1);
    xTaskCreate(EventSyncTask2, "EventSyncTask2", 500, NULL, 5, &p->taskEventSync2);
}

/* Key2 PC13   Key0 PH3 Key1 PH2 */
void Exti13_TriggerInterrupt(void)
{
    mspExti_Close(13);
    if (mspGpio_GetInput("PC13") == 0)
    {
    }
}