FreeRTOS_事件标志组

事件标志组简介（了解）基本概念

当在嵌入式系统中运行多个任务时，这些任务可能需要相互通信，协调其操作。FreeRTOS中的事件标志组（Event Flags Group）提供了一种轻量级的机制，用于在任务之间传递信息和同步操作。

事件标志组就像是一个共享的标志牌集合，每个标志位都代表一种特定的状态或事件。任务可以等待或设置这些标志位，从而实现任务之间的协同工作。

事件位（事件标志）

事件位用于指示事件是否发生。事件位通常称为事件标志。例如，应用程序可以：

定义一个位（或标志），设置为 1 时表示“已收到消息并准备好处理”，设置为 0 时表示“没有消息等待处理”。
定义一个位（或标志），设置为 1 时表示“应用程序已将准备发送到网络的消息排队”，设置为 0 时表示 “没有消息需要排队准备发送到网络”。
定义一个位（或标志），设置为 1 时表示“需要向网络发送心跳消息”，设置为 0 时表示“不需要向网络发送心跳消息”。

事件组

事件组就是一组事件位。事件组中的事件位通过位编号来引用。同样，以上面列出的三个例子为例：

事件标志组位编号为 0 表示“已收到消息并准备好处理”。
事件标志组位编号为 1 表示“应用程序已将准备发送到网络的消息排队”。
事件标志组位编号为 2 表示“需要向网络发送心跳消息”。

事件组和事件位数据类型

事件组由 EventGroupHandle_t 类型的变量引用。

在事件组中实现的位数（或标志数）取决于是使用 configUSE_16_BIT_TICKS 还是 configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS 来控制 TickType_t 的类型：

如果 configUSE_16_BIT_TICKS 设置为 1，则事件组内实现的位数（或标志数）为 8；如果 configUSE_16_BIT_TICKS 设置为 0，则为 24。
如果 configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS 设为 TICK_TYPE_WIDTH_16_BITS，则事件组内实现的位数（或标志数）为 8。
如果 configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS 设为 TICK_TYPE_WIDTH_32_BITS，则为 24 。
如果 configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS 设为 TICK_TYPE_WIDTH_64_BITS，则为 56。

对configUSE_16_BIT_TICKS或configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS 的依赖源于 RTOS 任务内部实现中用于线程本地存储的数据类型。我们当前的版本不支持configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS配置，只有configUSE_16_BIT_TICKS配置。

事件组中的所有事件位都存储在 EventBits_t 类型的单个无符号整数变量中。事件位 0 存储在位 0 中，事件位 1 存储在位1 中，依此类推。

下图表示一个 24 位事件组，使用 3 个位来保存前面描述的 3 个示例事件。在图片中，仅设置了事件位2。

事件标志组和信号量的区别

事件标志组（Event Flags Group）和信号量（Semaphore）都是FreeRTOS中用于任务同步和通信的机制，但它们在用途和行为上有一些关键的区别。

事件标志组	信号量
主要用于任务之间的事件通知和同步。每个标志位通常代表一个特定的状态或事件，任务可以等待某些标志的发生或者设置标志来通知其他任务。	用于任务之间的资源控制和同步。信号量通常用来保护共享资源，控制对共享资源的访问，以及在任务之间提供同步。
每个标志位通常代表一个不同的事件，每个标志位只有两个状态，即已设置或未设置。	信号量是一个计数器，可以具有大于1的值，表示可用的资源数量。信号量的计数可以动态增减，而且可以用于实现互斥、同步等场景。
适用于需要向其他任务通知事件发生或等待特定事件的场景，例如数据准备就绪、某个条件满足等。	适用于需要对共享资源进行控制，限制同时访问某个资源的任务数量，以及确保任务按顺序访问共享资源的场景。
任务可以等待多个特定的标志位同时发生，或者等待任意一个标志位发生。	任务等待信号量的发放，当信号量的计数大于零时，任务可以继续执行。

总体来说，事件标志组更侧重于任务间的事件通知和同步，而信号量更侧重于资源的控制和同步。在设计中，根据具体需求选择合适的机制会更有利于系统的设计和性能。

事件标志组相关API函数介绍（熟悉）

事件标志组相关函数：

函数	描述
xEventGroupCreate()	使用动态方式创建事件标志组
xEventGroupCreateStatic()	使用静态方式创建事件标志组
xEventGroupClearBits()	清零事件标志位
xEventGroupClearBitsFromISR()	在中断中清零事件标志位
xEventGroupSetBits()	设置事件标志位
xEventGroupSetBitsFromISR()	在中断中设置事件标志位
xEventGroupWaitBits()	等待事件标志位
xEventGroupSync()	设置事件标志位，并等待事件标志位

事件标志组实验（掌握）实验目标

学习使用 FreeRTOS 的事件标志组相关函数：

start_task：用来创建其他2个任务，并创建事件标志组。
task1：读取按键按下键值，根据不同键值将事件标志组相应事件位置一，模拟事件发生。
task2：同时等待事件标志组中的多个事件位，当这些事件位都置 1 的话就执行相应的处理。

freertos_demo.c代码清单

#include "freertos_demo.h"
/* freertos相关的头文件，必须的 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "event_groups.h" //事件标志组的头文件
/* 需要用到的其他头文件 */
#include "LED.h"
#include "Key.h"

/* 启动任务的配置 */
#define START_TASK_STACK 128
#define START_TASK_PRIORITY 1
TaskHandle_t start_task_handle;
void start_task(void *pvParameters);

/* 任务1的配置 */
#define TASK1_STACK 128
#define TASK1_PRIORITY 2
TaskHandle_t task1_handle;
void task1(void *pvParameters);

/* 任务2的配置 */
#define TASK2_STACK 128
#define TASK2_PRIORITY 3
TaskHandle_t task2_handle;
void task2(void *pvParameters);

/**
 * @description: 启动FreeRTOS
 * @return {*}
 */

EventGroupHandle_t event_group_handle;

void freertos_start(void)
{
    /* 创建事件标志组 */
    event_group_handle = xEventGroupCreate();
    if (event_group_handle != NULL)
    {
        printf("创建事件标志组成功...\r\n");
    }

    /* 1.创建一个启动任务 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t)start_task,               // 任务函数的地址
                (char *)"start_task",                     // 任务名字符串
                (configSTACK_DEPTH_TYPE)START_TASK_STACK, // 任务栈大小，默认最小128，单位4字节
                (void *)NULL,                             // 传递给任务的参数
                (UBaseType_t)START_TASK_PRIORITY,         // 任务的优先级
                (TaskHandle_t *)&start_task_handle);      // 任务句柄的地址

    /* 2.启动调度器:会自动创建空闲任务 */
    vTaskStartScheduler();
}

/**
 * @description: 启动任务：用来创建其他Task
 * @param {void} *pvParameters
 * @return {*}
 */
void start_task(void *pvParameters)
{
    /* 进入临界区:保护临界区里的代码不会被打断 */
    taskENTER_CRITICAL();

    /* 创建3个任务 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t)task1,
                (char *)"task1",
                (configSTACK_DEPTH_TYPE)TASK1_STACK,
                (void *)NULL,
                (UBaseType_t)TASK1_PRIORITY,
                (TaskHandle_t *)&task1_handle);
    xTaskCreate((TaskFunction_t)task2,
                (char *)"task2",
                (configSTACK_DEPTH_TYPE)TASK2_STACK,
                (void *)NULL,
                (UBaseType_t)TASK2_PRIORITY,
                (TaskHandle_t *)&task2_handle);

    /* 启动任务只需要执行一次即可，用完就删除自己 */
    vTaskDelete(NULL);

    /* 退出临界区 */
    taskEXIT_CRITICAL();
}

/**
 * @description: 任务一：读取按键按下键值，根据不同键值将事件标志组相应事件位置一，模拟事件发生
 * @param {void} *pvParameters
 * @return {*}
 */
#define EVENTBIT_0 (1 << 0)
#define EVENTBIT_1 (1 << 1)
void task1(void *pvParameters)
{
    uint8_t key = 0;
    while (1)
    {
        key = Key_Detect();
        if (key == KEY1_PRESS)
        {
            /* key1按下，对bit0置1 */
            xEventGroupSetBits(event_group_handle, EVENTBIT_0);
            printf("按下KEY1，对BIT0置1...\r\n");
        }
        else if (key == KEY2_PRESS)
        {
            /* key2按下，对bit1置1 */
            xEventGroupSetBits(event_group_handle, EVENTBIT_1);
            printf("按下KEY2，对BIT1置1...\r\n");
        }

        vTaskDelay(500);
    }
}

/**
 * @description: 任务二：同时等待事件标志组中的多个事件位，当这些事件位都置 1 的话就执行相应的处理
 * @param {void} *pvParameters
 * @return {*}
 */
void task2(void *pvParameters)
{
    EventBits_t event_bits = 0;
    while (1)
    {
        event_bits = xEventGroupWaitBits(
            event_group_handle,      // 事件标志组的句柄
            EVENTBIT_0 | EVENTBIT_1, // 要等待的标志位，可以写多个，用|拼接
            pdTRUE,                  // 满足等待的条件后，是否将对应的bit位清零。pdTRUE要清零
            pdTRUE,                  // 所有bit都是1，还是部分是1；pdTRUE要求所有都是1，pdFALSE其中有1就行
            portMAX_DELAY);

        printf("task2接收到的事件标志组= %#x.....\r\n",event_bits);
    }
}