1.RTOS的特點

操作系統(tǒng)是計算機(jī)中最重要的軟件，類似管家，把不同的軟件任務(wù)安排給硬件資源去執(zhí)行。為保證服務(wù)質(zhì)量，需要對任務(wù)進(jìn)行合理安排，訪問硬件也進(jìn)行一定的安全維護(hù)，保證硬件資源不閑置，不爭搶沖突，但允許合理的插隊。

RTOS的專業(yè)的描述：

• 執(zhí)行時間的可確定性是實時操作系統(tǒng)的基本特性。采用合理的算法和策略，為多個任務(wù)合理地分配資源，以滿足每個任務(wù)的實時性要求。
• 多任務(wù)搶占式是實時操作系統(tǒng)的基本特性。多個任務(wù)共同分享硬件系統(tǒng)資源，每個任務(wù)間彼此獨(dú)立，根據(jù)任務(wù)的重要程度給任務(wù)分配不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級越高的任務(wù)越容易得到 CPU 的使用權(quán)，保證任務(wù)的實時性和充分地使用硬件資源。
• 對穩(wěn)定性和可靠性要求髙。

要成為老司機(jī)，首先要考駕照，學(xué)習(xí)如何開車，至于汽車本身各系統(tǒng)工作原理，內(nèi)部構(gòu)造暫且不用關(guān)注;能上路，在不同路況安全駕駛。達(dá)到一定水平了再去深究車的部件組成、故障排查。基于RTOS的軟件開發(fā)，不僅要明白操作系統(tǒng)接口的作用，還要理解其組合的意義。

本文是關(guān)于軟件開發(fā)的理論，作為有一定RTOS基礎(chǔ)的參考，授人以漁。對任務(wù)、公共函數(shù)、中斷服務(wù)的設(shè)計，以及行為同步、資源同步、數(shù)據(jù)通信的思想和方法進(jìn)行說明，基本涵蓋RTOS軟件開發(fā)的全部理論。更多信息請關(guān)注微信公眾號 嵌入式系統(tǒng)。

2.任務(wù)設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計都是從需求分析開始，在軟件角度，對具體功能進(jìn)行任務(wù)劃分，是實時操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計的關(guān)鍵。任務(wù)(task或thread)劃分是否合理將直接影響軟件設(shè)計的質(zhì)量、執(zhí)行效率和可擴(kuò)展性。

2.1 任務(wù)的特性

“任務(wù)”的狀態(tài)是動態(tài)變化的，簡化就是有運(yùn)行和等待，而且阻塞等待是必須的，更多狀態(tài)可以參考操作系統(tǒng)基礎(chǔ)。多個任務(wù)宏觀上是并發(fā)運(yùn)行，其實對單CPU是分時復(fù)用，每個任務(wù)運(yùn)行時獨(dú)立的占有系統(tǒng)資，這也導(dǎo)致任務(wù)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠惒叫浴?/p>

好比三口之家只有一個衛(wèi)生間，多人分時使用，不需要三人就配三個衛(wèi)生間，每人使用時完全享有衛(wèi)生間的設(shè)施，其他人有需要時，得排隊或者看家庭地位強(qiáng)迫插隊。

在對一個具體的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)劃分時，不同的角度有不同的方案，一般先考慮需求指標(biāo)和硬件資源限制。

• 實時性指標(biāo)：在最壞的情況下，系統(tǒng)中對時間要求高的需求能否實現(xiàn)。
• 任務(wù)數(shù)目合理：任務(wù)數(shù)目多，每個任務(wù)只實現(xiàn)單一功能，任務(wù)的設(shè)計簡單;但任務(wù)的調(diào)度操作、任務(wù)之間的通信活動增加，資源開銷大，運(yùn)行效率低。一般按功能類型、時間要求合理地合并一些任務(wù)。
• 降低資源需求：合理劃分任務(wù)，減少任務(wù)之間的同步和通信需求，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而降低對硬件資源的需求。

2.2 任務(wù)劃分的方法

為了使任務(wù)劃分合理，通常采用以下方法。

2.2.1 設(shè)備依賴性任務(wù)

系統(tǒng)任務(wù)必定是為了實現(xiàn)某些功能，這個功能是主動執(zhí)行，如讀取信息、控制外設(shè)，還是被動執(zhí)行，如接收按鍵事件。

根據(jù)這個特性，任務(wù)可分為“主動型”和“被動型”兩種。主動型任務(wù)與其他任務(wù)通過通信機(jī)制向該任務(wù)發(fā)出執(zhí)行請求執(zhí)行，被動型任務(wù)通常是一個中斷服務(wù)程序(ISR) 和一個與之關(guān)聯(lián)的任務(wù)。在這個基礎(chǔ)上，也可以把多個同類型外設(shè)的檢測合并到一個任務(wù)。

2.2.2 關(guān)鍵任務(wù)

“關(guān)鍵性”是指某種功能在系統(tǒng)中的重要性，如果該功能異常將會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，這種關(guān)鍵任務(wù)必須優(yōu)先得到運(yùn)行機(jī)會，而且其檢測事件、消息隊列不能遺漏，特殊情況下控制時間也要及時響應(yīng)。這種任務(wù)得提高優(yōu)先級來保證運(yùn)行，而且其任務(wù)功能必須盡可能與其他功能剝離，獨(dú)立成為一個任務(wù)，不能因為任務(wù)里面的其他功能阻塞或者異常，影響關(guān)鍵功能的實現(xiàn)。

2.2.3 緊迫任務(wù)

“緊迫性”是指某種功能必須在規(guī)定的時間內(nèi)得到運(yùn)行權(quán)(及時運(yùn)行)，這類功能有嚴(yán)格的實時性要求。大多數(shù)緊迫任務(wù)是由異步事件觸發(fā)的，這種緊迫任務(wù)安排在相應(yīng)的中斷服務(wù)中，或者優(yōu)先級盡可能髙的任務(wù)。要達(dá)到“按時完成”的目的，必須使“緊迫任務(wù)”需要的執(zhí)行時間盡可能短。盡可能剝離“不太緊迫”的操作，只剩下“必須立刻執(zhí)行”的操作，將被剝離的“不太緊迫”的操作另外封裝為一個任務(wù)。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理任務(wù)

用戶應(yīng)用程序中消耗機(jī)時最多的一般是各種數(shù)據(jù)處理單元，而且通常不只一個，它們分別為不同的功能服務(wù)，這些單元劃分出來，分別包裝成不同的任務(wù)。由于這類任務(wù)需要消耗較多機(jī)時，所以優(yōu)先級必須較低。多個不同的數(shù)據(jù)處理任務(wù)時，可安排相同的優(yōu)先級，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式運(yùn)行。

2.2.5 觸發(fā)條件相同的任務(wù)

如果若干功能由相同的事件觸發(fā)，就可以將這些功能合并為一個任務(wù)，從而減少事件分發(fā)給多個任務(wù)的工作量。如檢測到按鍵中斷后要進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理、界面顯示、外設(shè)控制。在任務(wù)內(nèi)部，各功能的執(zhí)行順序需要盡可能按規(guī)則設(shè)定，如果各個功能之間有因果關(guān)系，則按因果關(guān)系的順序執(zhí)行;如果各個功能之間完全獨(dú)立，則按實時性要求的強(qiáng)弱順序執(zhí)行。

2.2.6 運(yùn)行周期相同的任務(wù)

對于需要重復(fù)執(zhí)行的操作，即具有周期性。這類功能組合在一起封裝為一個任務(wù)，避免一個時間事件觸發(fā)多個任務(wù)，省去事件分發(fā)操作與它們之間的通信。

2.2.7 順序操作任務(wù)

如果若干功能按固定順序進(jìn)行流水作業(yè)，相互之間完全沒有"并發(fā)性"，盡量將這些功能組合為一個任務(wù)。

2.3 任務(wù)的可調(diào)度性分析

任務(wù)劃分后，需要評估CPU占有率，以便確定這些任務(wù)是否可以在操作系統(tǒng)的調(diào)度下正常運(yùn)行。簡單的說就是計算在一定周期內(nèi)，各任務(wù)運(yùn)行的最長時間長和是否小于周期，也可以粗略確認(rèn)最低優(yōu)先級的任務(wù)(待機(jī)任務(wù))是否有周期運(yùn)行的機(jī)會，否則系統(tǒng)的正常運(yùn)行可能難以保證。

類似生產(chǎn)流水線，如果某個環(huán)節(jié)超時，整個產(chǎn)線就沒法持續(xù)運(yùn)行。這種情況需要提高系統(tǒng)時鐘頻率或者換硬件方案，或者優(yōu)化軟件算法。

2.4 任務(wù)類型

任務(wù)設(shè)計是整個應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，按任務(wù)的執(zhí)行方式可以分為三類：單次執(zhí)行類、周期性執(zhí)行類和事件觸發(fā)類。

2.4.1 單次執(zhí)行的任務(wù)

這類任務(wù)創(chuàng)建后只執(zhí)行一次，執(zhí)行結(jié)束后即自行刪除。優(yōu)點一個功能運(yùn)行完了，立刻銷毀釋放資源，但也正是這樣，缺點也明顯，釋放不干凈，或者信號量處理不當(dāng)導(dǎo)致關(guān)聯(lián)任務(wù)永久阻塞。僅適合不與其他任務(wù)進(jìn)行通信(除ISR外)的孤立任務(wù)。

不過有些RTOS或者二次封裝，可以提供工作隊列(work queue)，多個這樣的功能需求，統(tǒng)一到一個固定的任務(wù)執(zhí)行，該固定任務(wù)并不銷毀，一直存在，接收其他任務(wù)的執(zhí)行請求。類似共享單車，大家都是用完就還，由指定人負(fù)責(zé)維護(hù)執(zhí)行。

2.4.2 周期性執(zhí)行的任務(wù)

周期性執(zhí)行的任務(wù)創(chuàng)建一次，使用while 1永久存在，執(zhí)行任務(wù)實體后休眠，再按時喚醒或者超時觸發(fā)，再運(yùn)行再休眠的循環(huán)操作。需要注意休眠時間和任務(wù)執(zhí)行時間比值越大越好，否則時間間隔會累積誤差。適用于對周期穩(wěn)定性要求不高的任務(wù)，否則只能采用獨(dú)立于操作系統(tǒng)的定時中斷來觸發(fā)。

2.4.3 事件觸發(fā)執(zhí)行的任務(wù)

這類任務(wù)實體代碼的執(zhí)行需要等待某種事件的發(fā)生，在相關(guān)事件發(fā)生之前，如獲取隊列消息或信號量阻塞中，該任務(wù)被掛起等待。相關(guān)事件發(fā)生一次，該任務(wù)實體代碼就執(zhí)行一次。這種任務(wù)可以與其他任務(wù)進(jìn)行通信，也可被動等待時間觸發(fā)，一般情況下使用最多。

2.5 任務(wù)優(yōu)先級

不同RTOS任務(wù)優(yōu)先級定義的范圍和意義不同，比如有的是數(shù)值越小表示優(yōu)先級越高，有的相反;最大數(shù)值的范圍也與系統(tǒng)配置有關(guān)。任務(wù)的優(yōu)先級安排原則：

• 中斷關(guān)聯(lián)性：與中斷服務(wù)程序關(guān)聯(lián)的任務(wù)應(yīng)該安排盡可能高的優(yōu)先級，以便及時處理異步事件，避免第二次中斷發(fā)生時第一次中斷還沒有處理完成，從而產(chǎn)生信號丟失現(xiàn)象。
• 緊迫性：因為緊迫任務(wù)對響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求，所有緊迫任務(wù)按響應(yīng)時間要求排序，越緊迫的任務(wù)安排的優(yōu)先級越高。
• 關(guān)鍵性：任務(wù)越關(guān)鍵安排的優(yōu)先級越髙，以保障其執(zhí)行機(jī)會。
• 傳遞性：信息傳遞的上游任務(wù)的優(yōu)先級高于下游任務(wù)的優(yōu)先級，如信號采集任務(wù)的優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)處理任務(wù)的優(yōu)先級。
• 快捷性：在前面各項條件相近時，耗時短的任務(wù)安排的優(yōu)先級越高。

3.公共函數(shù)的設(shè)計

基于RTOS系統(tǒng)的全局公共函數(shù)，需要考慮多任務(wù)訪問的沖突。好比你在家如廁，使用私有資源隨心所欲;出門在外上公廁，使用共享資源就得遵守一定規(guī)則。如果某個任務(wù)調(diào)用某個公共函數(shù)時，被另一個髙優(yōu)先級的任務(wù)搶占，且高優(yōu)先級任務(wù)也要調(diào)用該公共函數(shù)，為防止破壞原任務(wù)的數(shù)據(jù)，確保這段代碼即使在多個任務(wù)同時且多次調(diào)用，運(yùn)行結(jié)果表現(xiàn)都是一樣，就必須按一定規(guī)則限制訪問，一般采用兩種措施，互斥調(diào)用和可重入設(shè)計。

3.1 互斥調(diào)用

將公共函數(shù)作為一種共享資源看待，以互斥方式調(diào)用公共函數(shù)。如果公共函數(shù)比較簡單，運(yùn)行時間很短，則可采用先關(guān)中斷( 或關(guān)調(diào)度) 再調(diào)用公共函數(shù)，調(diào)用結(jié)束后再開中斷(或開調(diào)度)，從而避免其他任務(wù)打擾。如果公共函數(shù)比較復(fù)雜，運(yùn)行時間較長，以上方案嚴(yán)重影響系統(tǒng)的實時性，最好為這個公共函數(shù)配備一個互斥信號量，任何任務(wù)在調(diào)用這個公共函數(shù)前必須首先取得對應(yīng)的互斥信號量，否則就會被掛起。

3.2 可重入設(shè)計

可重入函數(shù)允許多個任務(wù)嵌套調(diào)用，各任務(wù)的數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，互不干擾，這種方式比采用互斥調(diào)用更直接。

將公共函數(shù)設(shè)計成為可重入函數(shù)的關(guān)鍵是不使用全局資源(如全局變量)，只能使用臨時的局部變量，局部變量是調(diào)用時臨時分配儲存空間，所以不同的任務(wù)在不同時刻調(diào)用該函數(shù)時，同一個局部變量分配的存儲空間是不重疊的，互不干擾?？芍厝牒瘮?shù)調(diào)用的其他函數(shù)也必須是可重入的。

3.3 運(yùn)行效率

為保證運(yùn)行效率和實時性要求，函數(shù)盡量不要使用輪詢等待機(jī)制，可使用任務(wù)休眠等待。

4.中斷服務(wù)程序的設(shè)計

中斷服務(wù)程序(ISR ) 是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)獲取各種事件的基本手段，ISR的設(shè)計質(zhì)量直接影響到系統(tǒng)的實時性指標(biāo)和工作效率。

4.1 中斷優(yōu)先級

為不同的中斷服務(wù)程序安排不同的優(yōu)先級，在允許中斷嵌套的情況下，高優(yōu)先級的中斷總是能夠得到及時響應(yīng)。只要沒有關(guān)閉中斷，中斷服務(wù)程序可以中斷任何任務(wù)的運(yùn)行，故可以將中斷服務(wù)程序看成比最高優(yōu)先級任務(wù)還要優(yōu)先的特殊任務(wù)(視RTOS類型和配置而定)。

4.2 中斷優(yōu)先級原則

中斷源是系統(tǒng)及時獲取異步事件的主要手段，其優(yōu)先級規(guī)則和任務(wù)比較類似，原則如下：

• 緊迫性：觸發(fā)中斷的事件允許耽誤的時間越短，設(shè)定的中斷優(yōu)先級就越高。
• 關(guān)鍵性：觸發(fā)中斷的事件越關(guān)鍵( 重要〉，設(shè)定的中斷優(yōu)先級就越高。
• 頻繁性：觸發(fā)中斷的事件發(fā)生越頻繁，設(shè)定的中斷優(yōu)先級就越高。
• 快捷性：在前三項條件相近時，ISR 處理越快捷( 耗時短)，設(shè)定的中斷優(yōu)先級就越高。

4.3 中斷與關(guān)聯(lián)任務(wù)的通信

中斷的主要功能是響應(yīng)異步事件，ISR只是觸發(fā)事件，本身不做過多處理，將獲取的異步事件通信給關(guān)聯(lián)任務(wù)處理。

ISR 與關(guān)聯(lián)任務(wù)的通信方式有兩種方式，信號量和消息：當(dāng)使用信號量進(jìn)行通信時，ISR 只發(fā)送信號量，表示事件發(fā)生，通過信號量的同步功能觸發(fā)關(guān)聯(lián)任務(wù)，所有具體工作均由關(guān)聯(lián)任務(wù)完成。當(dāng)使用數(shù)據(jù)消息進(jìn)行通信時，ISR 需要完成對異步事件的信息采集，然后使用消息郵箱(或消息隊列) 將數(shù)據(jù)發(fā)送給關(guān)聯(lián)任務(wù)，由關(guān)聯(lián)任務(wù)完成后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作。

哪種方式更合適，需根據(jù)實際情況而定：

觸發(fā) ISR 的亊件不包含數(shù)據(jù)：不需要對事件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，僅僅是一個特殊標(biāo)記，這種情況 ISR 使用信號量與關(guān)聯(lián)任務(wù)進(jìn)行通信。

觸發(fā) ISR 的事件是包含數(shù)據(jù)的低頻事件：將數(shù)據(jù)采集的工作放在關(guān)聯(lián)任務(wù)中完成，產(chǎn)生的時刻延誤與采樣周期相比可以忽略不計，這種情況下，ISR 使用信號量與關(guān)聯(lián)任務(wù)進(jìn)行通信，從而簡化了ISR。

觸發(fā) ISR 的事件是包含數(shù)據(jù)的中髙頻事件：數(shù)據(jù)采集的工作放在關(guān)聯(lián)任務(wù)中完成，可能因為時刻延誤對采樣數(shù)據(jù)的質(zhì)量有影響，在這種情況下，數(shù)據(jù)采集的工作應(yīng)該放在 ISR 中完成，再使用消息郵箱(或消息隊列)與關(guān)聯(lián)任務(wù)進(jìn)行通信，關(guān)聯(lián)任務(wù)從消息郵箱(或消息隊列)中得到消息的數(shù)據(jù)，并完成后續(xù)處理。

觸發(fā) ISR 的事件是包含數(shù)據(jù)的非周期“高頻”事件：對于非周期“高頻”事件，其最短事件間隔可能小于事件數(shù)據(jù)處理的耗時，如果在關(guān)聯(lián)任務(wù)采集數(shù)據(jù)就可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問題，在這種情況下，數(shù)據(jù)采集的工作應(yīng)該放在 ISR 中完成，由 ISR 使用具有數(shù)據(jù)緩沖功能的消息隊列與關(guān)聯(lián)任務(wù)進(jìn)行通信，關(guān)聯(lián)任務(wù)從消息隊列中得到消息的數(shù)據(jù)，并完成后續(xù)處理工作。

有些芯片平臺的中斷服務(wù)不能使用操作系統(tǒng)接口函數(shù)，不能直接發(fā)送消息或者信號量，需要進(jìn)行特殊處理。更多細(xì)節(jié)可關(guān)注微信公眾號 嵌入式系統(tǒng) ，獲取更多技能。

5.行為同步

在實時操作系統(tǒng)的支持下，系統(tǒng)的整體功能是通過各個任務(wù)( 包括 ISR )的協(xié)同運(yùn)行來實現(xiàn)的，其中運(yùn)行步驟的協(xié)調(diào)就是行為同步。

5.1 行為同步的通信方式

一個任務(wù)的運(yùn)行過程需要和其他任務(wù)的運(yùn)行配合，才能得到預(yù)定的效果，任務(wù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系稱為“行為同步”。行為同步的結(jié)果體現(xiàn)為任務(wù)之間的運(yùn)行按某種預(yù)定的順序來進(jìn)行。一般實時操作系統(tǒng)提供了各種的通信方式來適應(yīng)不同場合的需求，實現(xiàn)任務(wù)之間的行為同步。這里只是簡要描述，不同RTOS只是接口不同，其作用都一樣。也可以參考《FreeRTOS及其應(yīng)用，萬字長文，基礎(chǔ)入門》。

5.1 1 二值信號置

可以簡單理解為一個全局變量只能為0或者1，但其實是基于系統(tǒng)接口實現(xiàn)，支持跨任務(wù)讀寫。二值信號量初始值為0，控制方發(fā)出同步信號(put/give)，二值信號量的值為 1，被控制方在任務(wù)的同步點調(diào)用“等待一個信號量”的服務(wù)函數(shù)(get/take)，如果二值信號量的值已經(jīng)為 1，就將二值信號量復(fù)位( 清零) 并繼續(xù)運(yùn)行下去;如果二值信號量的值為 0，便使自己掛起等待控制方的信號。

如果被控制方總能夠及時響應(yīng)控制方發(fā)出的信號，完成相應(yīng)處理任務(wù)，并在下一次信號來到之前進(jìn)入等待狀態(tài)，這樣才能保證穩(wěn)定。如果被控制方獲取信號量過慢，控制方可能已經(jīng)發(fā)出多個信號，導(dǎo)致信號事件被丟失。

把同步信息視為一個產(chǎn)品，控制方是產(chǎn)品的生產(chǎn)者，被控制方就是產(chǎn)品的消費(fèi)者。當(dāng)產(chǎn)品的“最短生產(chǎn)時間”比產(chǎn)品的“最長消費(fèi)時間”還長時，產(chǎn)品永遠(yuǎn)是“供不應(yīng)求 ”，消費(fèi)者總是處于等待狀態(tài)”，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品立即被消費(fèi)者取走，生產(chǎn)者和消費(fèi)者達(dá)到完全同步，生產(chǎn)一個就立即消費(fèi)一個。如果生產(chǎn)過快，消費(fèi)來不及，出現(xiàn)產(chǎn)品積壓，則表示任務(wù)可能需要調(diào)整優(yōu)先級，或者說二值信號量不合適，需要使用計數(shù)信號量。

5.1.2 計數(shù)信號量

只要產(chǎn)品的平均生產(chǎn)時間比產(chǎn)品的平均消費(fèi)時間長，所有的產(chǎn)品就都會被消費(fèi)掉。但仍然有可能在某個時間段內(nèi)出現(xiàn)臨時的“產(chǎn)品積壓”。如產(chǎn)品的生產(chǎn)時間為 20-40 秒(平均30秒)，產(chǎn)品的消費(fèi)時間為 10-30秒(平均 20 秒)，總體上看是生產(chǎn)慢、消費(fèi)快，但在某個時間段，生產(chǎn)速度維持在高水平狀態(tài)(每20秒生產(chǎn)一個)，而消費(fèi)速度偏偏維持在低水平狀態(tài)(每30秒消費(fèi)一個)，這時就會臨時出現(xiàn)產(chǎn)品積壓現(xiàn)象。

二值信號量不能處理“信號積壓”現(xiàn)象，未及時響應(yīng)的信號將會被遺棄，有效響應(yīng)次數(shù)少于實際發(fā)出的信號次數(shù)。在這種情況下，采用計數(shù)信號是一個有效的選擇，在總體上能夠使控制方對被控制方進(jìn)行同步控制，在特殊情況下也不失去控制，保證每次控制信號都能夠得到響應(yīng)，盡管響應(yīng)時間偶爾會有延誤。

計數(shù)信號最初始值為 0，控制方需要發(fā)出同步信號時，就調(diào)用“發(fā)出一個信號量”的服務(wù)函數(shù)，使計數(shù)信號量的值加 1，被控制方在任務(wù)的“同步點”調(diào)用“等待一個信號量”的服務(wù)函數(shù)。如果計數(shù)信號量的值不為 0，就將計數(shù)信號量減 1，并繼續(xù)運(yùn)行下去;如果計數(shù)信號量的值為0，便使自己掛起，等待控制方的信號。

計數(shù)信號量適用于被控制方不能保證在下一次信號到來之前處理完本次控制方發(fā)出的信號，但總體上可以響應(yīng)所有信號。

5.1.3 事件標(biāo)志組

需要將兩個以上的信號進(jìn)行某種邏輯運(yùn)算，且用邏輯運(yùn)算結(jié)果作為同步控制信號時，簡單的通信方式難以實現(xiàn)，可采用“事件標(biāo)志組”來實現(xiàn)，事件標(biāo)志組是若干二值信號的組合，可以實現(xiàn)多個任務(wù)(包括 ISR)協(xié)同控制一個任務(wù)，當(dāng)各個相關(guān)任務(wù)(包括ISR)先后發(fā)出自己的信號后，使事件標(biāo)志組的對應(yīng)標(biāo)志有效，預(yù)定的邏輯運(yùn)算結(jié)果有效，觸發(fā)被控制的任務(wù)。

事件標(biāo)志組的使用方法很靈活，可以將標(biāo)志定義為“1 有效”，也可以將標(biāo)志定義為“0 有效”，邏輯關(guān)系可以為“邏輯與”(全部標(biāo)志均有效)，也可以為“邏輯或”( 只要任何一個標(biāo)志有效)。可以簡單理解為某個變量，多個控制任務(wù)共同控制變量的對應(yīng)的位，被控制任務(wù)在全部或者某一位滿足要求時觸發(fā)運(yùn)行。

5.1.4 消息郵箱

用信號量進(jìn)行行為同步時，只能提供同步的時刻信息，不能提供內(nèi)容信息，當(dāng)控制方對被控制方進(jìn)行控制，需要向被控制方提供內(nèi)容信息時，消息郵箱是一種有效的方案。

關(guān)于郵箱，不同的RTOS其功能定義有一定差異。大多數(shù)RTOS的郵箱不支持緩存，后面發(fā)送的會覆蓋前面;但有的類似簡化版的消息隊列，支持緩存，只是消息內(nèi)容固定為一個指針，可以多次發(fā)送;有的RTOS不支持郵箱。

5.1.5 消息隊列

消息隊列是應(yīng)用比較多，隊列可以存放多個消息，能夠有效解決消息的臨時堆積問題，但仍然需要滿足一個條件，消息的平均生產(chǎn)時間比消息的平均消費(fèi)時間長，否則，再長的消息隊列也會溢出。

特別注意，當(dāng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大時，傳輸其內(nèi)容指針，而不是內(nèi)容本身。

5.1.6 通信方式的選擇

以上用于行為同步的通信方式，根據(jù)實際情況來選擇：

當(dāng)同步過程不需要傳輸具體內(nèi)容時，可選擇二值信號量、計數(shù)信號量和事件標(biāo)志組。

當(dāng)同步過程需要傳輸具體內(nèi)容時，可選擇消息郵箱、消息隊列。

當(dāng)“任何時候同步信息的生產(chǎn)速度都比同步信息的消費(fèi)速度慢”時，可選擇二值信號量 、事件標(biāo)志組。

對于非周期性同步信息，當(dāng)不能保證“任何時候同步信息的生產(chǎn)速度都比同步信息的消費(fèi)速度慢"時，可選擇有緩沖功能的計數(shù)信號量、消息隊列。

當(dāng)同步信號為多個信號的邏輯運(yùn)算結(jié)果時，采用事件標(biāo)志組作為同步手段

5.2 行為同步

合理安排同步點和任務(wù)的優(yōu)先級是獲得預(yù)期同步效果的關(guān)鍵。

5.2.1 ISR 與任務(wù)之間的同步

一個任務(wù)(或 ISR)為控制方，發(fā)出控制信息，另一個任務(wù)為被控制方，獲取控制信息后即進(jìn)入就緒狀態(tài)，若優(yōu)先級足夠高就可以很快進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，必要時可在ISR退出前進(jìn)行一次任務(wù)切換。

一個由異步亊件觸發(fā)的ISR 通常與一個任務(wù)關(guān)聯(lián)，它們之間就是單向同步關(guān)系，與ISR關(guān)聯(lián)的任務(wù)總是處于等待狀態(tài)，每當(dāng)ISR發(fā)出信息就被觸發(fā)，其任務(wù)結(jié)構(gòu)為事件觸發(fā)型。

5.2.2 兩個任務(wù)之間的單向同步

如果單向同步發(fā)生在兩個任務(wù)之間，同步效果與兩個任務(wù)的優(yōu)先級有關(guān)。當(dāng)控制方任務(wù)的優(yōu)先級低于被控制方任務(wù)的優(yōu)先級時，控制方任務(wù)發(fā)出信息，被控制方任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，并立即發(fā)生任務(wù)切換進(jìn)人運(yùn)行狀態(tài)，瞬時同步效果較好。當(dāng)控制方任務(wù)的優(yōu)先級高于被控制方任務(wù)的優(yōu)先級時，控制方任務(wù)發(fā)出信息后，雖然被控制方任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，但并不發(fā)生任務(wù)切換，只有當(dāng)控制方調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)休眠或其它使自己掛起時，被控制方任務(wù)才有運(yùn)行機(jī)會，瞬時同步效果較差。不過，控制方在發(fā)出信息后立即調(diào)用延時函數(shù)( 延時時間大于被控制方任務(wù)的處理時間)，主動使自己掛起來，讓低優(yōu)先級的被控制方任務(wù)盡快得到運(yùn)行機(jī)會，可改善同步效果。

5.2.3 兩個任務(wù)之間的雙向同步

在單向同步過程中，必須保證消息的平均生產(chǎn)時間比消息的平均消費(fèi)時間長，否則再長的消息隊列也會溢出。如果消息的生產(chǎn)者是外部物理世界，其消息生產(chǎn)速度是客觀的，為了不遺漏消息，只能提高系統(tǒng)處理速度來應(yīng)對。

如果消息的生產(chǎn)者是系統(tǒng)內(nèi)部的某個任務(wù)，則可以通過協(xié)調(diào)生產(chǎn)者與消費(fèi)者的關(guān)系來建立一個產(chǎn)銷平衡的理想狀態(tài)。通信的雙方相互制約，生產(chǎn)者通過“提供消息”來同步消費(fèi)者，消費(fèi)者通過“回復(fù)消息”來同步生產(chǎn)者，即生產(chǎn)者必須得到消費(fèi)者的回復(fù)后，才進(jìn)行下一個消息的生產(chǎn)，這種運(yùn)行方式稱為“雙向同步”，這和UART串口的流控比較類似，其實現(xiàn)方式是單向同步操作的兩倍。

5.2.4 多任務(wù)同步一個任務(wù)

當(dāng)需要兩個以上任務(wù)同步一個任務(wù)時，簡單的通信方式難以實現(xiàn)，可采用“事件標(biāo)志組”來實現(xiàn)。只要被同步任務(wù)的執(zhí)行速度足夠快，其執(zhí)行次數(shù)就可以“等于”各個同步任務(wù)發(fā)出信號次數(shù)的總和，否則也會遺漏個別消息。

5.2.5 多個任務(wù)相互同步

多個任務(wù)的運(yùn)行頻度保持一致，即一組關(guān)聯(lián)任務(wù)在特定點互相等待，每個相關(guān)任務(wù)在運(yùn)行到同步點時都必須等待其他任務(wù)，只有相關(guān)任務(wù)都到達(dá)同步點，才可以按優(yōu)先級順序依次離開同步點，從而達(dá)到相關(guān)任務(wù)的運(yùn)行頻度保持一致的目的。類似一組人各自獨(dú)立的到達(dá)指定集合點，都到齊統(tǒng)一簽到，再各回各家。

多個任務(wù)相互同步，理論上事件標(biāo)志組可用來實現(xiàn)多任務(wù)相互同步，每個相關(guān)任務(wù)運(yùn)行到同步點時都要“簽到”，即調(diào)用“發(fā)送標(biāo)志函數(shù)”將對應(yīng)標(biāo)志置位;然后調(diào)用“獲取標(biāo)志組標(biāo)志函數(shù)”進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)最后一個相關(guān)任務(wù)運(yùn)行到同步點并“簽到”時，通過邏輯運(yùn)算產(chǎn)生“全部到齊”的信號(多任務(wù)同步標(biāo)志)，并將這個同步信號分發(fā)給各個相關(guān)任務(wù)( 進(jìn)入就緒狀態(tài))后，相關(guān)任務(wù)按優(yōu)先級次序先后運(yùn)行。但是，因為各個任務(wù)的運(yùn)行情況是動態(tài)變化的，每個任務(wù)都有可能最后一個到達(dá)同步點，只使用事件標(biāo)志組無法判斷在最后一個到達(dá)同步點的任務(wù)清除標(biāo)志，導(dǎo)致后續(xù)會不斷誤觸發(fā)。

其實使用最簡單的全局變量，記錄當(dāng)前已經(jīng)到達(dá)同步點任務(wù)的數(shù)量，這樣數(shù)值累加到一定程度，即可判斷出最后一個到達(dá)同步點的任務(wù)，每個任務(wù)再同步點判斷計數(shù)值，再將同步信號分發(fā)給各個相關(guān)任務(wù)。這個全局變量在多個任務(wù)操作，也需進(jìn)行特殊處理，也就是下一章的資源同步。

6.資源同步

被兩個以上并發(fā)程序單元(任務(wù)或1SR )訪問的資源稱為共享資源，共享資源一定是全局資源。但全局資源不一定都是共享資源，固定只被一個任務(wù)(或 ISR ) 使用的全局資源并不是共享資源，而是這個任務(wù)( 或 ISR )的私有資源，對私有資源的讀寫操作是不受限制的。

任務(wù)對共享資源進(jìn)行訪問的代碼段落稱為關(guān)鍵段落，各個任務(wù)訪問同一共享資源的關(guān)鍵段落必須互斥，才能保障共享資源信息的可靠性和完整性。這種使得不同任務(wù)訪問共享資源時能夠確保共享資源信息可靠和完整的措施稱為資源同步。

資源同步有關(guān)中斷、關(guān)調(diào)度、使用互斥信號量、使用計數(shù)信號量幾種方法，它們都能夠在訪問共享資源時，保障共享資源信息的可靠性和完整性。

并不是訪問所有共享資源都要采取資源同步措施，如共享資源具有“只讀”特性，其信息只能讀出，不能改寫。這類共享資源具有天然的完整性和可靠性，各個任務(wù)可以任意讀取，如系統(tǒng)內(nèi)固化的硬件參數(shù)信息。需要采取資源同步措施進(jìn)行訪問的必定是動態(tài)共享資源，至少存一個任務(wù)( 或ISR)可以對其進(jìn)行“寫”操作。

6.1 關(guān)中斷

一個任務(wù)在對共享資源進(jìn)行訪問前將中斷關(guān)閉，然后執(zhí)行訪問共享資源的關(guān)鍵段落代碼，操作結(jié)束后再打開中斷。

當(dāng)中斷被關(guān)閉后，系統(tǒng)失去了對所有事件的反映能力，不能進(jìn)行任務(wù)切換，從而保證了對共享資源的獨(dú)占式訪問。(優(yōu)先級非常高的硬件中斷不受操作系統(tǒng)關(guān)中斷控制，具體與RTOS實現(xiàn)及其配置有關(guān))

當(dāng)參與訪問共享資源的并發(fā)程序單元中包含ISR 時，關(guān)中斷是任務(wù)訪問共享資源的最簡單方法，也是唯一的方法。

關(guān)中斷的優(yōu)點是簡單，缺點是影響系統(tǒng)的實時性。為了減輕對系統(tǒng)實時性的不利影響，訪問共享資源的關(guān)鍵段落代碼必須盡量簡短，絕對不允許在關(guān)鍵段落代碼中包含有可能使自己掛起的系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)，否則將使系統(tǒng)死機(jī)。

當(dāng)需要對共享資源進(jìn)行“寫”訪問時，先將需要“寫入”的信息提前準(zhǔn)備好，存放在自己的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)，這個局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與共享資源的被訪問部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同，然后關(guān)中斷，在關(guān)鍵段落代碼中只需要完成將局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容復(fù)制到共享資源中的操作即可，復(fù)制完畢就可以開中斷;由于兩者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同，所以執(zhí)行復(fù)制功能的關(guān)鍵段落代碼自然非常簡單、 快捷。

當(dāng)需要對共享資源進(jìn)行“讀”訪問時，先準(zhǔn)備一個與共享資源被訪問部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后關(guān)中斷，在關(guān)鍵段落代碼中只需要完成將共享資源的有關(guān)內(nèi)容復(fù)制到局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的操作即可，復(fù)制完就可以開中斷。退出關(guān)鍵段落代碼后，再對復(fù)制到局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的信息進(jìn)行相關(guān)處理。

由于關(guān)中斷直接影響系統(tǒng)的實時性，因此只能用于對簡單共享資源的短暫訪問，一般用于對全局變量或小規(guī)模全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問。

6.2 關(guān)調(diào)度

當(dāng)共享資源比較復(fù)雜或者規(guī)模比較大時，關(guān)中斷的方式不可取。如果該共享資源的使用者全部是任務(wù)( 即不包含 ISR )，就可以采用關(guān)調(diào)度的方法來訪問共享資源。

關(guān)調(diào)度的方法使操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度器停止工作，不能進(jìn)行任務(wù)切換，從而保障關(guān)鍵段落代碼的執(zhí)行不會受到其他任務(wù)的干擾。

由于關(guān)調(diào)度的方法沒有將中斷關(guān)閉，故系統(tǒng)對各種異步事件仍然可以及時響應(yīng)，并使相關(guān)任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，但不會立即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。這也是關(guān)調(diào)度的缺點，導(dǎo)致所有任務(wù)受到牽連，即使它們的優(yōu)先級足夠高并被ISR 觸發(fā)到就緒狀態(tài)也無法運(yùn)行。

在關(guān)調(diào)度期間，必須盡可能快速完成訪問共享資源的工作，以縮短關(guān)調(diào)度的時間。如果在關(guān)調(diào)度期間調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)而被掛起，其他任務(wù)又不能運(yùn)行，那么系統(tǒng)將崩潰。關(guān)調(diào)度的資源同步方法優(yōu)點不多，缺點不少，盡可能不要使用。

6.3 使用互斥信號量

當(dāng)需要訪問的共享資源比較復(fù)雜，且訪問過程比較費(fèi)時時，關(guān)中斷、關(guān)凋度的措施不可取，它對系統(tǒng)實時性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。如果該共享資源的使用者全部是任務(wù)( 即不包含 ISR)，可采用互斥信號量的方法來訪問。

但使用信號量存在一定風(fēng)險，可能出現(xiàn)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)現(xiàn)象(優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是指一個低優(yōu)先級的任務(wù)持有一個高優(yōu)先級任務(wù)所需要的共享資源，高優(yōu)先任務(wù)必須等到低優(yōu)先級任務(wù)釋放資源才能訪問。如果此時有個優(yōu)先級處于兩者之間的任務(wù)，并且不需要那個共享資源，則該中優(yōu)先級的任務(wù)實際運(yùn)行效果優(yōu)先級最高。如果高優(yōu)先級任務(wù)等待資源時不是阻塞等待，而是循環(huán)忙檢測，則低優(yōu)先級任務(wù)無法執(zhí)行，一直占用共享資源，造成的后果就是高優(yōu)先級任務(wù)無法獲得資源一直處于等待狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入假死狀態(tài))。

解決方案有兩種，設(shè)置優(yōu)先級上限，給臨界區(qū)一個高優(yōu)先級，進(jìn)入臨界區(qū)的任務(wù)都將獲得這個高優(yōu)先級，其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)的任務(wù)的優(yōu)先級都低于這個高優(yōu)先級，也就不存在優(yōu)先級反轉(zhuǎn);另一個方案是優(yōu)先級繼承，當(dāng)一個高優(yōu)先級任務(wù)等待一個低優(yōu)先級任務(wù)持有的資源時，低優(yōu)先級任務(wù)將暫時獲得高優(yōu)先級進(jìn)程的優(yōu)先級別，在釋放共享資源后，低優(yōu)先級任務(wù)回到原來的優(yōu)先級別。這塊不需要應(yīng)用程序關(guān)注或?qū)崿F(xiàn)，因為RTOS自帶的互斥信號量(mutex)具有處理優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的功能，特別適合對共享資源的互斥訪問。

互斥信號量與用于行為同步的二值信號量不同，互斥信號量的初始值為 1(unlock)，表示共享資源有效( 尚未被使用)，一個任務(wù)需要訪問某共享資源時，首先獲取該共享資源對應(yīng)的互斥信號量(lock)，如果已經(jīng)被其它任務(wù)占用則等待;若獲取成功，則說明該共享資源尚未被其他任務(wù)占用，就可以對該共享資源進(jìn)行使用，使用結(jié)束后必須及時發(fā)送互斥信號量，解除對該共享資源的占用，以便供其他任務(wù)使用。可以類比于進(jìn)公廁，必須確保門未鎖，進(jìn)入后立刻鎖門，事畢出來再開鎖，其他人才可再進(jìn)入使用。

使用互斥信號量訪問共享資源時，對中斷和任務(wù)調(diào)度沒有限制，系統(tǒng)可以正常響應(yīng)各種異步事件，其他與該共享資源無關(guān)的高優(yōu)先級任務(wù)仍然可以及時運(yùn)行( 即使任務(wù)正在運(yùn)行關(guān)鍵段落代碼)，因此，使用互斥信號量進(jìn)行共享資源訪問對系統(tǒng)實時性影響最小。

在使用互斥信號量進(jìn)行資源同步時，任何任務(wù)一旦獲得共享資源就可以一直使用到不需要為止，其他任務(wù)優(yōu)先級再高也不能奪去使用權(quán)。其原因是獲得共享資源的任務(wù)具有臨時的高優(yōu)先級(優(yōu)先級繼承值)，其他需要訪問同一個共享資源的任務(wù)均達(dá)不到這樣高的優(yōu)先級。優(yōu)先級繼承值必須高于所有需要訪問這個共享資源的任務(wù)的優(yōu)先級。

需要注意的是，優(yōu)先級繼承值不能與其他任務(wù)的優(yōu)先級相冋，必須使用一個空閑的、高于全部使用該共享資源的任務(wù)的優(yōu)先級值，初始定義優(yōu)先級時不要將任務(wù)的優(yōu)先級安排得太緊密，中間留些間隔較好。

6.4 使用計數(shù)信號量

當(dāng)同一類型共享資源有多個實體，就允許多個任務(wù)同時使用這類共享資源，但每個任務(wù)所使用的共享資源實體是不同的，即對每一個實體的使用仍然是互斥的。

在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，多個實體，比如多路ADC，多路UART，其實對應(yīng)不同的硬件資源，并不是完全相同的，不能隨意選擇性使用，也就是感覺計數(shù)信號量管理多實體共享資源沒有實際意義，對于多路ADC或UART，一般是使用多個互斥信號量或者二值信號量各自管理其中一路。

7.數(shù)據(jù)通信

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，ISR與任務(wù)之間、 任務(wù)與任務(wù)之間必然伴隨數(shù)據(jù)通信，可根據(jù)實際情況來選擇最合適的通信方式。

7.1 全局變量

全局變量(包括全局?jǐn)?shù)組和全局結(jié)構(gòu)體)可以充當(dāng)一種共享資源，用來在任務(wù)之間傳輸數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)的任務(wù)或ISR對全局變量進(jìn)行寫操作，使用數(shù)據(jù)的任務(wù)或ISR對全局變量進(jìn)行讀操作，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的的傳輸。這種情況下全局變量作為共享資源，對其進(jìn)行的訪問必須遵循資源同步的規(guī)則。

全局變量雖然可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但不能實現(xiàn)行為同步，即新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生之后并不能自動通知相關(guān)使用者，使用者也不知道當(dāng)前數(shù)據(jù)是何時更新的，因此，全局變鼂只能用于沒有行為同步要求的任務(wù)之間，即每次產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)不要求立即使用，甚至可以不被使用。

在沒有行為同步要求的前提下，且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，采用全局變量并配合關(guān)中斷的資源同步措施是一種最有效的方法。

也有種特殊情況，當(dāng)對共享資源進(jìn)行寫操作的任務(wù)只有一個，且其優(yōu)先級高于所有其他進(jìn) 行讀操作的任務(wù)，可以在進(jìn)行寫操作時不必關(guān)中斷，因為低優(yōu)先級執(zhí)行讀操作任務(wù)不可能獲取運(yùn)行權(quán)，而低優(yōu)先級執(zhí)行讀操作任務(wù)必須使用關(guān)中斷措施來訪問全局變量。

7.2 內(nèi)存數(shù)據(jù)塊

若需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很大時，采用內(nèi)存塊來存放數(shù)據(jù)是最合適的選擇，也就是內(nèi)存動態(tài)管理函數(shù)，操作系統(tǒng)一般會適配動態(tài)內(nèi)存申請、釋放的接口，且支持重入。

如果申請的內(nèi)存空間地址指針作為全局變量，其用法和全局變量一樣，必須遵循資源同步的規(guī)則。實際它少獨(dú)立使用，一般情況下是用于消息隊列通信方式的內(nèi)容緩沖區(qū)，將申請的內(nèi)存塊地址作為臨時變量，作為消息內(nèi)容的參數(shù)傳輸。

7.3 消息郵箱

當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)要求接收方及時接收和處理，在數(shù)據(jù)通信的同時發(fā)生行為同步，當(dāng)通信雙方的執(zhí)行均具有周期性(且周期相同)時，消息郵箱是合適的通信工具。(前提是RTOS支持郵箱，且不帶緩存，一次只能發(fā)送一條)。

使用消息郵箱發(fā)送消息時，實際上只發(fā)送指針( 消息的地址〉，不管消息本身的數(shù)據(jù)類型，發(fā)送的指針都按 void *處理，接收方得到這個消息指針后，將指針強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換獲取真正的消息內(nèi)容。

郵箱內(nèi)容可以直接發(fā)送常量(或者數(shù)據(jù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)為指針類型，因為變量100和指針100，本質(zhì)都是100這個數(shù)字)。如果發(fā)送的是變量的地址，務(wù)必確保變量本身不會銷毀，一般是全局變量或者靜態(tài)局部變量的地址。

7.4 消息隊列

由于消息郵箱里只能存放一條消息(部分RTOS郵箱消息功能不同，但消息隊列，所有RTOS都表現(xiàn)一致)。通信雙方至少有一方?jīng)]有固定的執(zhí)行周期，無法保證消息總能在下一個消息產(chǎn)生之前處理完畢，可能丟失消息，這種情況應(yīng)該使用具有緩沖功能的消息隊列，事實上消息隊列最常用。

隊列是一種標(biāo)準(zhǔn)線性結(jié)構(gòu)，消息的發(fā)送、接收就是消息內(nèi)容的入隊或出隊。在用戶層面，發(fā)送消息就是將消息內(nèi)容放入隊列，接收消息時就是從隊列中取出一條消息。

消息內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和消息隊列的長度由用戶自行設(shè)置，消息長度按消息積壓的最壞情況決定，太短了不保險，太長了浪費(fèi)內(nèi)存資源。隊列是先進(jìn)先出，但入隊時可以選擇放入隊列頭部還是尾部，對重要消息可以小范圍的實現(xiàn)優(yōu)先處理。

消息內(nèi)容的要求和消息郵箱一樣，必須確保接收消息的任務(wù)還能取出數(shù)據(jù)，不能使用臨時變量;也不能使用大量數(shù)據(jù)塊，可以動態(tài)申請內(nèi)存，消息傳遞的是其指針，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的傳輸。

8.時間管理

操作系統(tǒng)可以多任務(wù)間進(jìn)行切換，就是靠一個系統(tǒng)定時器以一定頻率中斷，為系統(tǒng)提供調(diào)度(上下文切換)實現(xiàn)任務(wù)切換。而這個定時器，就是系統(tǒng)節(jié)拍(tick)，任務(wù)調(diào)度、休眠延時都是基于節(jié)拍，一個節(jié)拍對應(yīng)的時間各不相同，一般配置1-10ms。

節(jié)拍對應(yīng)時間數(shù)值越小，系統(tǒng)實時性越高，但過小則會導(dǎo)致頻繁切換任務(wù)反而影響任務(wù)執(zhí)行效率。

時間管理服務(wù)函數(shù)以系統(tǒng)節(jié)拍為處理單位，最壞的情況下誤差接近一個系統(tǒng)節(jié)拍，因此，時間管理服務(wù)函數(shù)只能用在對時間精度要求不高的場合，或者時間間隔較長的場合。