RTOS信號(hào)量、隊(duì)列通信原理

有深入理解RTOS原理，或閱讀過(guò)RTOS源碼的同學(xué)應(yīng)該知道：RTOS實(shí)現(xiàn)任務(wù)間通信通常是由一系列指針進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)的。 ?任務(wù)間通信的“有效數(shù)據(jù)”，其實(shí)也是由指針指向一個(gè)“變量”或“數(shù)組”實(shí)現(xiàn)的。 ?1.信號(hào)量

信號(hào)量，本質(zhì)是傳遞一個(gè)“事件”。比如：任務(wù)A完成發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)信號(hào)量通知任務(wù)B。

OSSemPost(EventSem_SendOK);

我們主要想傳遞“完成發(fā)送數(shù)據(jù)”這個(gè)“事件”，進(jìn)一步分析，其實(shí)就是一個(gè)“標(biāo)志”或“變量”。

2.隊(duì)列

隊(duì)列和信號(hào)量原理類似有點(diǎn)類似，只是這里是“變量”。比如：串口接收完成一幀數(shù)據(jù)，通過(guò)隊(duì)列發(fā)送給任務(wù)B.

OSQPost(UARTRcvQueue, RcvBuf);

相比信號(hào)量，隊(duì)列傳遞的數(shù)據(jù)量更大，隊(duì)列傳遞的有效數(shù)據(jù)一般是“數(shù)組”。

還有郵箱，與隊(duì)列類似，可以理解為“二維數(shù)組”。

寫到這里，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，不管信號(hào)量，還是隊(duì)列，底層本質(zhì)也是傳遞“變量”“數(shù)組”。

那么問(wèn)題來(lái)了：RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量？

這個(gè)問(wèn)題比較常見，也看到在我的技術(shù)交流群有討論，所以就簡(jiǎn)單來(lái)分享一下看法。

全局變量有什么問(wèn)題？

RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量？原因在于使用全局變量存在諸多弊端。 ?1.搶占問(wèn)題兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)，都要去“使用”同一個(gè)全局變量，如果不添加任何“互斥”措施，必定會(huì)存在搶占的問(wèn)題。 ?2.代碼規(guī)范問(wèn)題整個(gè)項(xiàng)目只有少數(shù)幾個(gè)全局變量沒什么問(wèn)題，如果是整個(gè)項(xiàng)目有幾十個(gè)，甚至幾百個(gè)全局變量，你覺得這樣的代碼，后面好維護(hù)嗎？ ?經(jīng)過(guò)多次迭代，代碼只會(huì)越來(lái)越難理解，越來(lái)越難閱讀。 ?3.耦合性問(wèn)題全局變量會(huì)導(dǎo)致分層不合理與模塊化編程相違背，你的全局變量沒有歸屬，既不是任務(wù)A，也不是模塊A，最終可能“任人宰割”導(dǎo)致“夭折”。 ?4.安全性問(wèn)題有一句話怎么說(shuō)的呢，全局變量是項(xiàng)目的“罪魁禍?zhǔn)住保?/span>項(xiàng)目做大之后，一旦有小修改，可能就會(huì)引發(fā)大Bug. ? ? ?全局變量還有很多弊端，這里就不一一描述了，總之一點(diǎn)：慎用全局變量。 ?當(dāng)然，以上描述的問(wèn)題（弊端）都是基于項(xiàng)目中存在多個(gè)變量的情況，如果項(xiàng)目只有1、2個(gè)全局變量，這種不在本文討論范圍之內(nèi)。 ?

信號(hào)量、隊(duì)列通信原理

大部分RTOS的信號(hào)量、隊(duì)列都是使用指針、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組等，結(jié)合系統(tǒng)進(jìn)行“封裝”，使任務(wù)間通信更加有效、安全，同時(shí)也遵循“高內(nèi)聚低耦合”的原則。 ?比如ucos的信號(hào)量post：

INT8U  OSSemPost (OS_EVENT *pevent){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                          /* Allocate storage for CPU status register      */    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;#endif
#if OS_ARG_CHK_EN > 0u    if (pevent == (OS_EVENT *)0) {                    /* Validate 'pevent'                             */        return (OS_ERR_PEVENT_NULL);    }#endif    if (pevent->OSEventType != OS_EVENT_TYPE_SEM) {   /* Validate event block type                     */        return (OS_ERR_EVENT_TYPE);    }    OS_ENTER_CRITICAL();    if (pevent->OSEventGrp != 0u) {                   /* See if any task waiting for semaphore         */                                                      /* Ready HPT waiting on event                    */        (void)OS_EventTaskRdy(pevent, (void *)0, OS_STAT_SEM, OS_STAT_PEND_OK);        OS_EXIT_CRITICAL();        OS_Sched();                                   /* Find HPT ready to run                         */        return (OS_ERR_NONE);    }    if (pevent->OSEventCnt < 65535u) {                /* Make sure semaphore will not overflow         */        pevent->OSEventCnt++;                         /* Increment semaphore count to register event   */        OS_EXIT_CRITICAL();        return (OS_ERR_NONE);    }    OS_EXIT_CRITICAL();                               /* Semaphore value has reached its maximum       */    return (OS_ERR_SEM_OVF);}

我們需要傳遞的有效信息雖然只有一個(gè)變量，但它會(huì)做“臨界區(qū)”管理，以及預(yù)判一些錯(cuò)誤的情況等。

最后，RTOS源碼也可以算是一個(gè)優(yōu)秀的項(xiàng)目，特別是目前普及率比較高、裝機(jī)量比較多的RTOS，比如μC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX等。

最最后，有時(shí)間的小伙伴可以閱讀一下RTOS源碼，RTOS內(nèi)核我推薦μC/OS，閱讀源碼能讓你掌握一些軟件架構(gòu)的知識(shí)，也能讓你明白一些開發(fā)過(guò)程種常見的問(wèn)題。

　　審核編輯：湯梓紅

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RTOS(118666) RTOS(118666)
信號(hào)量(8256) 信號(hào)量(8256)
全局變量(8908) 全局變量(8908)

評(píng)論

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二值信號(hào)量和計(jì)數(shù)信號(hào)量的區(qū)別是什么？創(chuàng)建函數(shù)都是rt_sem_create，那么系統(tǒng)怎么區(qū)分我是二值還是計(jì)數(shù)？假設(shè)我創(chuàng)建了一個(gè) 信號(hào)量如下!dynamic_key1 = rt_sem_create

2022-11-11 14:42:38

二值信號(hào)量和計(jì)數(shù)信號(hào)量的區(qū)別是什么？系統(tǒng)怎么區(qū)分是二值還是計(jì)數(shù)呢

2022-10-09 14:16:31

二值信號(hào)量簡(jiǎn)介

（任務(wù)與任務(wù)或任務(wù)與中斷的同步），而互斥信號(hào)量適合用于簡(jiǎn)單的互斥訪問(wèn)。和隊(duì)列一樣，信號(hào)量API函數(shù)允許設(shè)置一個(gè)阻塞時(shí)間，阻塞時(shí)間是當(dāng)任務(wù)獲取信號(hào)量的時(shí)候由于信號(hào)量無(wú)效從而導(dǎo)致任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)的最大時(shí)鐘節(jié)拍數(shù)

2022-01-19 07:15:51

什么是POSIX無(wú)名信號(hào)量呢

什么是POSIX無(wú)名信號(hào)量呢？怎樣去使用POSIX無(wú)名信號(hào)量呢？

2022-03-02 07:38:01

例程使用互斥信號(hào)量初始化如何設(shè)置？

OS_MUTEXTEST_MUTEX; //定義一個(gè)互斥信號(hào)量//創(chuàng)建一個(gè)互斥信號(hào)量OSMutexCreate((OS_MUTEX*)&TEST_MUTEX, (CPU_CHAR

2020-06-02 16:22:08

關(guān)于RTOS中的信號(hào)量問(wèn)題

信號(hào)量是操作系統(tǒng)里的一個(gè)基本概念我現(xiàn)在了解信號(hào)量是做什么的，怎么做的。限于工作經(jīng)驗(yàn)，只能用到二值信號(hào)量。計(jì)數(shù)型信號(hào)量用在什么場(chǎng)合呢？請(qǐng)哪位用過(guò)計(jì)數(shù)信號(hào)量的朋友介紹上，您是在什么場(chǎng)合要使用計(jì)數(shù)信號(hào)量。

2023-10-31 06:25:06

關(guān)于UCOSIII的信號(hào)量和互斥信號(hào)量的理解？

在UCOSIII中延時(shí)一定會(huì)引起任務(wù)切換，如果所有任務(wù)都進(jìn)入等待態(tài)，則切換到空閑任務(wù)運(yùn)行？請(qǐng)求信號(hào)量，如果信號(hào)量值非零，不進(jìn)行任務(wù)切換；為零，（等待超時(shí)后？或者一般都是設(shè)置死等）進(jìn)行任務(wù)切換？釋放

2020-03-13 00:11:28

如何使用二進(jìn)制信號(hào)量

如何使用二進(jìn)制信號(hào)量。如何去判斷二進(jìn)制信號(hào)量 0和1.看來(lái)書寫的是空的時(shí)候?yàn)?.滿的時(shí)候?yàn)?，但是如何去判斷0和1。

2020-06-15 03:19:50

怎么使用ucos的信號(hào)量？

應(yīng)該怎么使用ucos的信號(hào)量，在什么情況下使用二進(jìn)制信號(hào)量和數(shù)值型信號(hào)量

2023-10-07 07:41:04

怎么定義一個(gè)信號(hào)量可以讓多個(gè).C文件用？

最近在學(xué)習(xí)發(fā)燒友的UCOS III視頻，但是視頻里講信號(hào)量和消息隊(duì)列時(shí)，所建的信號(hào)量和消息隊(duì)列在是在同一個(gè).C文件里的，因?yàn)樵趯?shí)際使用中，我們的工程會(huì)有很多.C文件。比如說(shuō)我的串口中斷處理函數(shù)放在

2019-09-06 04:36:36

怎么理解這樣一個(gè)二值信號(hào)量可以表示“有”與“無(wú)”？

創(chuàng)建二值信號(hào)量時(shí)參數(shù)semSEMAPHORE_QUEUE_ITEM_LENGTH是0，即這一個(gè)隊(duì)列項(xiàng)是不占用字節(jié)的，怎么理解這樣一個(gè)二值信號(hào)量可以表示“有”與“無(wú)”？這唯一的一個(gè)隊(duì)列項(xiàng)長(zhǎng)度是0那不就等于是沒有隊(duì)列項(xiàng)的隊(duì)列嗎？向其發(fā)送信號(hào)量怎么可能發(fā)送進(jìn)去呢？

2020-07-15 02:47:02

想系統(tǒng)學(xué)習(xí)stm32+freertos，哪位大神有比較好的資料，里面的隊(duì)列，信號(hào)量怎么理解，真的好難

想系統(tǒng)學(xué)習(xí)stm32+freertos，哪位大神有比較好的資料，里面的隊(duì)列，信號(hào)量怎么理解，真的好難。。。。。。？

2016-01-16 22:28:04

新手請(qǐng)教信號(hào)量的概念問(wèn)題

請(qǐng)教信號(hào)量的概念問(wèn)題. 我準(zhǔn)備用信號(hào)量來(lái)編寫一個(gè)ARM程序,但我沒有完全理解信號(hào)量的概念.例如:現(xiàn)在有 4 個(gè)任務(wù):TASK1,TASK2,TASK3 和 TASK4,任務(wù)的要求是:TASK1

2023-02-27 11:15:14

無(wú)法獲得信號(hào)量

我用ucos創(chuàng)建了兩個(gè)任務(wù)，創(chuàng)建了一個(gè)信號(hào)量協(xié)調(diào)他們之間的關(guān)系，我的想法是任務(wù)can_send_thread()一直阻塞等待信號(hào)量，申請(qǐng)到信號(hào)量是在執(zhí)行下面的程序，當(dāng)調(diào)用函數(shù)canSend（）時(shí)釋放

2019-07-03 03:24:12

消息隊(duì)列理解為任務(wù)之間互相傳遞的參數(shù)，但信號(hào)量怎樣理解呢

請(qǐng)教:在 rtos51 解釋的概念里的"信號(hào)量"比較難懂,"消息隊(duì)列"可以理解為任務(wù)之間互相傳遞的參數(shù),但"信號(hào)量"怎樣理解呢具體一點(diǎn),謝謝!

2023-02-28 14:17:23

第14章信號(hào)量

。14.1 信號(hào)量14.2 信號(hào)量API函數(shù)14.3 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明（任務(wù)間通信）14.4 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明（中斷方式通信）14.5總結(jié)14.1 信號(hào)量14.1.1信號(hào)量的概念及其作用 信號(hào)量

2016-10-05 09:26:24

第15章互斥信號(hào)量

15.1 互斥信號(hào)量15.1.1互斥信號(hào)量的概念及其作用互斥信號(hào)量就是信號(hào)量的一種特殊形式，也就是信號(hào)量初始值為1的情況。有些RTOS中也將信號(hào)量初始值設(shè)置為1的情況稱之為二值信號(hào)量。為什么叫二值

2016-10-06 16:40:51

請(qǐng)求信號(hào)量是什么意思？

各位大神求教，視屏學(xué)習(xí)里說(shuō)信號(hào)量相當(dāng)于變量，下面有幾點(diǎn)疑問(wèn)1.下圖是OSSemCreate();函數(shù)創(chuàng)建信號(hào)量，創(chuàng)建一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)量將初始值置1，那么運(yùn)行OSSemPost();信號(hào)量加一，信號(hào)量

2019-09-27 04:35:53

請(qǐng)求并且獲得信號(hào)量后執(zhí)行信號(hào)量刪除那當(dāng)再次請(qǐng)求信號(hào)量時(shí)還會(huì)成功嗎？

在請(qǐng)求并且獲得信號(hào)量后執(zhí)行 信號(hào)量刪除，那么當(dāng)我再次請(qǐng)求信號(hào)量的時(shí)候，還會(huì)成功嗎？其他任務(wù) OSSemPost(LED1_SEM);然后新任務(wù)執(zhí)行OSSemPend(LED1_SEM,0,&

2019-04-25 06:30:36

請(qǐng)問(wèn)FreeRTOS定時(shí)器中斷中的二值信號(hào)量？

求助在定時(shí)器3中斷中釋放了一個(gè)二值信號(hào)量 然后在外面任務(wù)中獲取信號(hào)。但是串口返回的前兩個(gè)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤定位在了隊(duì)列queue.c中configASSERT( pxQueue );configASSERT( pxQueue->uxItemSize == 0 );這兩行中斷中釋放二值信號(hào)量 獲取二值信號(hào)量

2020-06-09 15:09:08

請(qǐng)問(wèn)UCOSII信號(hào)量哪里出了問(wèn)題？

任務(wù)1按鍵發(fā)出信號(hào)量，任務(wù)2請(qǐng)求。串口打印信號(hào)量值，沒有值顯示，按下按鍵，LED0也不亮，說(shuō)明發(fā)送信號(hào)量語(yǔ)句沒有執(zhí)行。不知道信號(hào)量哪里出問(wèn)題了，求指教 OS_EVENT *Sem_Event

2019-08-01 04:35:44

請(qǐng)問(wèn)ucosii可以定義多少信號(hào)量？

ucosii 可以定義多少信號(hào)量，普通信號(hào)量，郵箱一共可以定義多少？我測(cè)試的是可以定義9個(gè)，請(qǐng)熟悉ucosii 的大神不吝賜教

2020-05-07 02:29:01

請(qǐng)問(wèn)任務(wù)的調(diào)度執(zhí)行是在請(qǐng)求信號(hào)量之后還是發(fā)送信號(hào)量之后？

學(xué)習(xí)到STM32的操作系統(tǒng)UCOSII,對(duì)于信號(hào)量的理解還不夠透徹。任務(wù)的調(diào)度執(zhí)行是在他請(qǐng)求信號(hào)量OSSempend()之后，還是發(fā)送信號(hào)量OSSempost()之后？

2019-10-14 21:52:30

請(qǐng)問(wèn)使用郵箱、消息隊(duì)列、信號(hào)量進(jìn)行任務(wù)間通信時(shí)任務(wù)之間的切換要考慮優(yōu)先級(jí)嗎？

使用郵箱、消息隊(duì)列、信號(hào)量進(jìn)行任務(wù)間通信時(shí)，任務(wù)之間的切換(在釋放信號(hào)量任務(wù)、請(qǐng)求信號(hào)量任務(wù)和其他任務(wù))之間仍需考慮優(yōu)先級(jí)嗎？

2019-04-22 06:14:36

轉(zhuǎn)：freeRTOS信號(hào)量學(xué)習(xí)

信號(hào)量同樣是RTOS學(xué)習(xí)中很重要的一節(jié)，信號(hào)量可以用在共享資源或者同步任務(wù)中，對(duì)執(zhí)行權(quán)的控制，誰(shuí)擁有信號(hào)量誰(shuí)擁有執(zhí)行權(quán)，在freeRTOS中信號(hào)量和互斥量有點(diǎn)不同，關(guān)于信號(hào)量的更多描述可以參考官網(wǎng)

2016-08-12 18:29:02

轉(zhuǎn)：第21章 FreeRTOS計(jì)數(shù)信號(hào)量

本章節(jié)開始講解FreeRTOS任務(wù)間的同步和資源共享機(jī)制，計(jì)數(shù)信號(hào)量。FreeRTOS中計(jì)數(shù)信號(hào)量的源碼實(shí)現(xiàn)是基于消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的。本章教程配套的例子含Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103

2016-09-05 09:36:27

轉(zhuǎn)：第22章 FreeRTOS二值信號(hào)量

是方便用戶查閱）FreeRTOS中二值信號(hào)量的源碼實(shí)現(xiàn)是基于消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的。本章教程配套的例子含Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103和Cortex-M4內(nèi)核的STM32F407以及F429

2016-09-06 10:02:27

轉(zhuǎn)：第23章 FreeRTOS互斥信號(hào)量

。 FreeRTOS中互斥信號(hào)量的源碼實(shí)現(xiàn)是基于消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的。本章教程配套的例子含Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103和Cortex-M4內(nèi)核的STM32F407以及F429。23.1 互斥信號(hào)量23.2

2016-09-06 14:58:14

轉(zhuǎn)：第24章 FreeRTOS任務(wù)計(jì)數(shù)信號(hào)量

的STM32F407以及F429。24.1 任務(wù)通知（TaskNotifications）介紹24.2 任務(wù)計(jì)數(shù)信號(hào)量24.3 任務(wù)計(jì)數(shù)信號(hào)量API函數(shù)24.4 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明（任務(wù)間通信）24.5 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明

2016-09-07 06:43:58

轉(zhuǎn)：第25章 FreeRTOS任務(wù)二值信號(hào)量

的STM32F407以及F429。25.1 任務(wù)通知（TaskNotifications）介紹25.2 任務(wù)二值信號(hào)量25.3 任務(wù)二值信號(hào)量API函數(shù)25.4 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明（任務(wù)間通信）25.5 實(shí)驗(yàn)例程說(shuō)明

2016-09-07 10:58:19

進(jìn)程間通信之信號(hào)量

定義：信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于多進(jìn)程對(duì)共享數(shù)據(jù)對(duì)象的存取訪問(wèn)控制。為了獲得共享資源，進(jìn)程需要執(zhí)行下列操作信號(hào)量使用步驟：1：初始化信號(hào)量---->int sem_init(sem_t *sem

2015-07-20 10:15:39

Linux信號(hào)量（2）：POSIX 信號(hào)量

(Inter-Process Communication) 機(jī)制之一，3 種 IPC 機(jī)制源于 POSIX.1 的實(shí)時(shí)擴(kuò)展。Single UNIX Specification 將 3 種機(jī)制（消息隊(duì)列，信號(hào)量和共享

2020-10-29 17:34:14

413

FreeRTOS 隊(duì)列信號(hào)量互斥量

文章目錄前言Queue 隊(duì)列semaphore 信號(hào)量Mutex 互斥量微信公眾號(hào)前言FreeRTOS STM32CubeMX配置內(nèi)存管理任務(wù)管理上節(jié)介紹了用STM32CubeMX生成

2021-12-09 09:51:11

RTOS消息隊(duì)列的多種用途

　　消息隊(duì)列可以以多種不同的方式使用。事實(shí)上，您可以編寫可能只使用消息隊(duì)列的相當(dāng)復(fù)雜的應(yīng)用程序。僅使用消息隊(duì)列可以減少代碼的大小（即占用空間），因?yàn)榭梢阅M許多其他服務(wù)（信號(hào)量、時(shí)間延遲和事件標(biāo)志）。

2022-06-29 14:57:55

2000

FreeRTOS的二值信號(hào)量

FreeRTOS中的信號(hào)量是一種任務(wù)間通信的方式，信號(hào)量包括：二值信號(hào)量、互斥信號(hào)量、計(jì)數(shù)信號(hào)量，本次實(shí)驗(yàn)只使用二值信號(hào)量。信號(hào)量用于任務(wù)間的同步，F(xiàn)reeRTOS是多任務(wù)系統(tǒng)，不同任務(wù)間可能需要某種同步關(guān)系

2023-02-10 15:07:46

882

Free RTOS的計(jì)數(shù)型信號(hào)量

上篇講解了二值信號(hào)量，二值信號(hào)量只能判斷有無(wú)，而不能確定事件發(fā)生的次數(shù)，因此我們?yōu)榱舜_定事件的次數(shù)引入了計(jì)數(shù)型信號(hào)量！

2023-02-10 15:29:01

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Free RTOS的互斥信號(hào)量

二進(jìn)制信號(hào)量和互斥量非常相似，但確實(shí)有一些細(xì)微的區(qū)別?；コ怏w包含優(yōu)先級(jí)繼承機(jī)制，而二進(jìn)制信號(hào)量沒有。這使得二進(jìn)制信號(hào)量成為實(shí)現(xiàn)同步(任務(wù)之間或任務(wù)與中斷之間)的更好選擇，互斥體成為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單互斥的更好選擇。

2023-02-10 15:36:15

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