2018年10月06日 | STM32跑ucosII系统之信号和消息邮箱介绍

写在前面：

“信号”可以单纯的理解为一个信号量（trig触发用），在任务1中传递一个信号给任务2，那么，任务2接收到这个信号，会往下执行。

“消息邮箱”也可以理解为一个信号量，只不过这个消息可以携带内容：比如变量的值。

一、事件——任务之间通信的中间环节

任务间的同步依赖于任务间的通信。 在 UCOSII 中，是使用信号量、邮箱（消息邮箱）和消息队列这些被称作事件的中间环节来实现任务之间的通信的

.       发送事件            请求事件

任务1 ------------> 事件 ------------> 任务2

任务 1 是发信方，任务 2 是收信方。任务 1 负责把信息发送到事件上，这项 

操作叫做发送事件。任务 2 通过读取事件操作对事件进行查询：如果有信息则读取，否则等待。读事件操作叫做请求事件

为了把描述事件的数据结构统一起来， UCOSII 使用叫做事件控制块(ECB)的数据结构来描述诸如信号量、邮箱（消息邮箱）和消息队列这些事件。事件控制块中包含包括等待任务表在内的所有有关事件的数据，事件控制块结构体定义如下：

typedef struct

{

INT8U OSEventType; //事件的类型

INT16U OSEventCnt; //信号量计数器

void *OSEventPtr; //消息或消息队列的指针

INT8U OSEventGrp; //等待事件的任务组

INT8U OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];//任务等待表

#if OS_EVENT_NAME_EN > 0u

INT8U *OSEventName; //事件名

#endif

} OS_EVENT;

二、 信号量

信号量是一类事件. 使用信号量的最初目的，是为了给共享资源设立一个标志，该标志表示该共享资源的占用情况。这样，当一个任务在访问共享资源之前，就可以先对这个标志进行查询，从而在了解资源被占用的情况之后，再来决定自己的行为。

信号量可以分为两种：一种是二值型信号量(只能一个人占用)，另外一种是 N 值信号量(可以有同时多个人使用)

信号量相关函数

1. 创建信号量函数

OS_EVENT *OSSemCreate (INT16U cnt);

该函数返回值为已创建的信号量的指针

cnt 是信号量计数器的初始值

2. 请求信号量函数

void OSSemPend ( OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);

pevent 是被请求信号量的指针

timeout 为等待时限

err 为错误信息

为防止任务因得不到信号量而处于长期的等待状态，函数 OSSemPend 允许用参数timeout 设置一个等待时间的限制，当任务等待的时间超过 timeout 时可以结束等待状态而进入就绪状态。如果参数 timeout 被设置为 0，则表明任务的等待时间为无限长

3. 发送信号量函数

任务获得信号量，并在访问共享资源结束以后，必须要释放信号量，释放信号量也叫做发送信号量，发送信号通过 OSSemPost 函数实现 。 OSSemPost 函数在对信号量的计数器操作之前，首先要检查是否还有等待该信号量的任务。如果没有，就把信号量计数器OSEventCnt 加一；如果有，则调用调度器 OS_Sched( )去运行等待任务中优先级别最高的 

任务。函数 OSSemPost 的原型为:

INT8U OSSemPost(OS_EVENT *pevent);

pevent 为信号量指针

该函数在调用成功后， 返回值为 OS_ON_ERR，否则会 

根据具体错误返回 OS_ERR_EVENT_TYPE、 OS_SEM_OVF

4. 删除信号量函数

OS_EVENT *OSSemDel (OS_EVENT *pevent,INT8U opt, INT8U *err);

1

pevent 为要删除的信号量指针

opt 为删除条件选项

err 为错误信息

三、 邮箱

在多任务操作系统中，常常需要在任务与任务之间通过传递一个数据（这种数据叫做“消息”）的方式来进行通信。为了达到这个目的，可以在内存中创建一个存储空间作为该数据的缓冲区。如果把这个缓冲区称之为消息缓冲区，这样在任务间传递数据（消息）的最简单办法就是传递消息缓冲区的指针。我们把用来传递消息缓冲区指针的数据结构叫做邮箱（消息邮箱）。

UCOSII 中，我们通过事件控制块的 OSEventPtr 来传递消息缓冲区指针， 同时使事件控制块的成员 OSEventType 为常数 OS_EVENT_TYPE_MBOX，则该事件控制块就叫做消息邮箱。

消息邮箱相关的函数

1. 创建邮箱函数

OS_EVENT *OSMboxCreate (void *msg);

msg 为消息的指针

函数的返回值为消息邮箱的指针

调用函数 OSMboxCreate 需先定义 msg 的初始值。在一般的情况下，这个初始值为 

NULL；但也可以事先定义一个邮箱，然后把这个邮箱的指针作为参数传递到函数 

OSMboxCreate 中，使之一开始就指向一个邮箱。

2. 向邮箱发送消息函数

INT8U OSMboxPost (OS_EVENT *pevent,void *msg);

pevent 为消息邮箱的指针

msg 为消息指针

3. 请求邮箱函数

当一个任务请求邮箱时需要调用函数 OSMboxPend，这个函数的主要作用就是查看邮箱指针 OSEventPtr 是否为 NULL，如果不是 NULL 就把邮箱中的消息指针返回给调用函数的任务，同时用 OS_NO_ERR 通过函数的参数 err 通知任务获取消息成功； 如果邮箱指针OSEventPtr 是 NULL，则使任务进入等待状态，并引发一次任务调度。

void *OSMboxPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);

pevent 为请求邮箱指针

timeout 为等待时限

err 为错误信息

4. 查询邮箱状态函数

INT8U OSMboxQuery(OS_EVENT *pevent,OS_MBOX_DATA *pdata);

pevent 为消息邮箱指针

pdata 为存放邮箱信息的结构

5. 删除邮箱函数

在邮箱不再使用的时候，我们可以通过调用函数 OSMboxDel 来删除一个邮箱，该函 

数原型为：

OS_EVENT *OSMboxDel(OS_EVENT *pevent,INT8U opt,INT8U *err);

pevent 为消息邮箱指针

opt 为删除选项

err 为错误信息

# 四、STM32使用UCOSII

使用正在原子公司的STM32mini板，在ucosii上使用信号量和邮箱，通过key来控制灯的亮灭

键盘扫描任务——->键盘键邮箱——->key值判断任务——->key值信号量——>亮灯任务

key0按下led0闪 key1按下led1闪 key_up按下led0和led1都闪

/////////////////////////UCOSII任务设置///////////////////////////////////

//START 任务

//设置任务优先级

#define START_TASK_PRIO                 10 //开始任务的优先级设置为最低

//设置任务堆栈大小

#define START_STK_SIZE                  64

//任务堆栈  

OS_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];

//任务函数

void start_task(void *pdata);   

//LED0任务

//设置任务优先级

#define LED0_TASK_PRIO                  7 

//设置任务堆栈大小

#define LED0_STK_SIZE                   64

//任务堆栈  

OS_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];

//任务函数

void led0_task(void *pdata);

//LED1任务

//设置任务优先级

#define LED1_TASK_PRIO                  6 

//设置任务堆栈大小

#define LED1_STK_SIZE                   64

//任务堆栈

OS_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];

//任务函数

void led1_task(void *pdata);

//key传递函数

//设置任务优先级

#define KEY_TASK_PRIO                   5

//设置任务堆栈大小

#define KEY_STK_SIZE                        64

//任务堆栈

OS_STK KEY_TASK_STK[KEY_STK_SIZE];

//任务函数

void key_task(void *pdata);

//按键扫描任务

//设置任务优先级

#define SCAN_TASK_PRIO                  4

//设置任务堆栈大小

#define SCAN_STK_SIZE                   64

//任务堆栈

OS_STK SCAN_TASK_STK[SCAN_STK_SIZE];

//任务函数

void scan_task(void *pdata);    

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

OS_EVENT * msg_key; //按键邮箱时间块指针

OS_EVENT * sem_led0; //LED0信号量指针

OS_EVENT * sem_led1; //LED1信号量指针

 int main(void)

 {  

    delay_init();            //延时函数初始化  

  NVIC_Configuration();  

    LED_Init();         //初始化与LED连接的硬件接口

    KEY_Init();

    OSInit();   

    OSTaskCreate(start_task,(void *)0,(OS_STK *)&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-1],START_TASK_PRIO );//创建起始任务

    OSStart();  

 }

//开始任务

void start_task(void *pdata)

{

  OS_CPU_SR cpu_sr=0;

    pdata = pdata; 

    msg_key=OSMboxCreate((void *)0);//创建消息邮箱

    sem_led0=OSSemCreate(0);

    sem_led1=OSSemCreate(0);//创建信号量

    OS_ENTER_CRITICAL();            //进入临界区(无法被中断打断)    

    OSTaskCreate(led0_task,(void *)0,(OS_STK*)&LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE-1],LED0_TASK_PRIO);                         

    OSTaskCreate(led1_task,(void *)0,(OS_STK*)&LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE-1],LED1_TASK_PRIO);

    OSTaskCreate(key_task,(void *)0,(OS_STK*)&KEY_TASK_STK[KEY_STK_SIZE-1],KEY_TASK_PRIO);

    OSTaskCreate(scan_task,(void *)0,(OS_STK*)&SCAN_TASK_STK[SCAN_STK_SIZE-1],SCAN_TASK_PRIO);

    OSTaskSuspend(START_TASK_PRIO); //挂起起始任务.

    OS_EXIT_CRITICAL();             //退出临界区(可以被中断打断)

}

//LED0任务

void led0_task(void *pdata)

{

    u8 err; 

    while(1)

    {

        OSSemPend(sem_led0,0,&err);

        LED0=0;

        delay_ms(500);

        LED0=1;

        delay_ms(500);

    };

}

//LED1任务

void led1_task(void *pdata)

{   

    u8 err;

    while(1)

    {

        OSSemPend(sem_led1,0,&err);

        LED1=0;

        delay_ms(500);

        LED1=1;

        delay_ms(500);

    }

}

void key_task(void *pdata)

{

    int key=0;

    u8 err;

    while(1)

    {

        key=(int)OSMboxPend(msg_key,10,&err);

        switch(key)

        {

            case KEY0_PRES://发送信号量0

            OSSemPost(sem_led0);

            break;

            case KEY1_PRES://发送信号量1

            OSSemPost(sem_led1);

            break;

            case WKUP_PRES:

            OSSemPost(sem_led0);

            OSSemPost(sem_led1);

            break;

        }

    }

}

//按键扫描任务

void scan_task(void *pdata)

{

    u8 key;

    while(1)

    {

        key=KEY_Scan(0);

        if(key)OSMboxPost(msg_key,(void*)key);//发送消息

        delay_ms(10);

    }

}