STM32 CubeMX

STM32 CubeMX ____Freertos任务通信：队列、信号量、互斥量，事件组，任务通知

[STM32 CubeMX](#STM32 CubeMX)
[一、STM32 CubeMX设置](#一、STM32 CubeMX设置)
- 时钟配置
- HAL时基选择TIM1（不要选择滴答定时器；滴答定时器留给OS系统做时基）
- [使用STM32 CubeMX 库，配置Freertos](#使用STM32 CubeMX 库，配置Freertos)
二、实验一：消息队列
- 消息队列是什么？适用于什么地方？
- [FreeRTOS 消息队列和数组的几个区别：](#FreeRTOS 消息队列和数组的几个区别：)
- 创建消息队列
- 创建任务
- 代码部分
- 实验现象
三，实验二：信号量
四，实验三：互斥量
五，实验四：事件组
六，实验五：任务通知

学习使用Freertos第二步
在 FreeRTOS 中，任务通信可以通过以下函数来实现：

xQueueCreate()：用于创建一个消息队列。可以设置队列长度和每个消息的大小。

xQueueSend()：将一条消息发送到队列中。可以选择阻塞或非阻塞发送。

xQueueReceive()：从队列中接收一条消息。可以选择阻塞或非阻塞接收。

xQueuePeek()：查看队列中的下一条消息，但不将其移除。

xQueueReset()：清空队列中的所有消息。

xQueueSemaphoreTake()和xQueueSemaphoreGive()：用于实现二值信号量，控制任务之间的互斥访问。
xSemaphoreCreateMutex()：创建一个互斥信号量，用于实现任务之间的互斥访问。
xTaskNotify()和ulTaskNotifyTake()：用于任务间的通知机制，一个任务可以通知另一个任务进行某种操作。
xEventGroupCreate()、xEventGroupSetBits()和xEventGroupWaitBits()：用于创建、设置和等待事件标志组。

一、STM32 CubeMX设置

时钟配置

HAL时基选择TIM1（不要选择滴答定时器；滴答定时器留给OS系统做时基）

使用STM32 CubeMX 库，配置Freertos

选择CMISS_V1接口就可以满足Freertos接口；且代码量比CMISS_V2小（CMISS_V2支持更多的RTOS接口，所以代码量比CMISS_V1多）

二、实验一：消息队列

消息队列是什么？适用于什么地方？

数据传递：消息队列允许任务之间传递数据，一个任务可以将数据打包成消息发送到队列，另一个任务则可以从队列中接收该消息并处理其中的数据。这使得任务之间可以方便地进行数据交换和共享。
任务解耦：通过使用消息队列，任务之间的耦合度可以降低。一个任务只需要关注发送和接收消息，而不需要知道消息的具体处理细节和目标任务的实现。这样，当需要更改或替换某个任务时，只需要保证消息的格式和接口不变即可，不会对其他任务产生影响。
同步与协作 ：消息队列可以用于实现任务之间的同步和协作。例如，一个任务可以等待某个特定的消息到达队列后才继续执行，从而实现任务间的同步。另外，多个任务可以通过发送和接收消息来协调彼此的执行顺序和操作。
缓冲和调节：消息队列可以充当缓冲区，用于存储一定数量的消息。当发送方发送消息速度较快，而接收方处理速度较慢时，消息队列可以暂时存储未处理的消息，避免数据丢失。同时，消息队列还可以调节发送和接收任务之间的速度差异，以平衡任务负载。

FreeRTOS 消息队列和数组的几个区别：

数据组织方式：消息队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于存储和传递消息。每个消息都可以包含不同类型和长度的数据。而数组是一种线性的、连续的数据结构，用于存储相同类型和长度的元素。
功能和用途：消息队列主要用于任务间通信，允许任务之间传递数据和进行同步。它提供了数据传递、解耦、同步和协作等功能。而数组通常用于存储一组具有相同类型的元素，可以进行遍历、访问和修改等操作。
大小和容量：消息队列的大小是可以动态调整的，可以根据需要增加或减少队列的容量。而数组的大小在创建时就确定，并且通常是固定的。
可用性和效率：消息队列可以实现多个任务之间的并发通信，提供了较高的可用性和灵活性。而数组通常在单个任务内进行操作，具有较高的效率和直接性
总的来说，消息队列和数组是两种不同的数据结构，适用于不同的场景和需求。消息队列主要用于任务间通信和数据传递，具有灵活性和可调节性；而数组主要用于存储相同类型的元素，并进行遍历和访问操作。选择使用哪种数据结构取决于具体的应用需求和功能要求。

创建消息队列

Queue Name：队列名称
Queue Size：队列能够存储的最大单元数目，即队列深度
Queue Size：队列中数据单元的长度，以字节为单位
Allocation：分配方式：Dynamic 动态内存创建
Buffer Name：缓冲区名称
Buffer Size：缓冲区大小
Conrol Block Name：控制块名称

创建任务

Task Name：任务名称
Priority：优先级，在 FreeRTOS 中，数值越大优先级越高，0 代表最低优先级
Stack Size (Words)：堆栈大小，单位为字，在32位处理器（STM32），一个字等于4字节，如果传入128那么任务大小为128*4字节
Entry Function：入口函数
Code Generation Option：代码生成选项
Parameter：任务入口函数形参，不用的时候配置为0或NULL即可
Allocation：分配方式：Dynamic 动态内存创建
Buffer Name：缓冲区名称
Conrol Block Name：控制块名称

代码部分

c 复制代码

void sendTask1(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN sendTask1 */
	BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=9600;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      xsatus=xQueueSendToBack(myQueue01Handle,&buff,0);
			 if( xsatus!=pdPASS)
			 {
			 printf("输入失败\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			 printf("成功写入%d\r\n", buff);		// printf输出字符串
			 }
			 osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END sendTask1 */
}
void readTask3(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN readTask3 */
  BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=115200;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      xsatus=xQueueReceive(myQueue01Handle,&buff,0);
		  if( xsatus!=pdPASS)
			 {
			 printf("读取失败\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			 printf("成功读取%d\r\n", buff);		// printf输出字符串
			 }
			  osDelay(3000);
  }
  /* USER CODE END readTask3 */
}

实验现象

c 复制代码

 
			 xsatus=xQueueSendToBack(myQueue01Handle,&buff,portMAX_DELAY);//一直等待
			 if( xsatus!=pdPASS)
			 {
			 printf("输入失败\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			 printf("成功写入%d\r\n", buff);		// printf输出字符串
			 }

还一种方式：读取不会删除信息（偷窥信息）

三，实验二：信号量

信号量是什么？适用于什么地方？

FreeRTOS中的信号量是一种用于任务间同步和资源共享的机制。它可以用来实现任务之间的互斥访问共享资源，或者在某个任务等待某个事件发生时进行阻塞。

FreeRTOS提供了两种类型的信号量：二进制信号量 （Binary Semaphore）和计数信号量（Counting Semaphore）。

二进制信号量是一种简单的信号量，只有两种状态：空闲和占用。当一个任务获取到二进制信号量时，它就可以继续执行，而其他任务则会被阻塞。当任务释放二进制信号量时，其他任务可以获取到它并继续执行。

计数信号量是一种更复杂的信号量，它可以有多个资源可供获取。计数信号量可以用来实现资源池的管理，例如限制同时访问某个资源的任务数量。

在FreeRTOS中，可以使用以下函数来创建和操作信号量：

xSemaphoreCreateBinary(): 创建二进制信号量。
xSemaphoreCreateCounting(): 创建计数信号量。
xSemaphoreTake(): 获取一个信号量。
xSemaphoreGive(): 释放一个信号量。

需要注意的是，使用信号量时要确保正确的获取和释放顺序，以避免出现死锁或资源竞争的问题。

二值信号量

创建信号量

`代码部分`

c 复制代码

void sendTask1(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN sendTask1 */
	BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=9600;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		
       if( xSemaphoreTake(myBinarySem01Handle,portMAX_DELAY)!=pdPASS)
			 {
			  printf("刷新失败#信号量获取失败\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			  printf("成功刷新#信号量获取成功\r\n");		// printf输出字符串
			 }
	
			 osDelay(2000);
  }
  /* USER CODE END sendTask1 */
}
void readTask3(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN readTask3 */
  BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=115200;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
  
		 	 if( xSemaphoreGive(myBinarySem01Handle)!=pdPASS)
			 {
			  printf("读取失败#信号量不能释放\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			  printf("成功读取#信号量已经释放\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			  osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END readTask3 */
}

实验现象

计数信号量

创建计数信号量

`代码部分`

c 复制代码

void sendTask1(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN sendTask1 */
	BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=9600;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		
       if( xSemaphoreGive(myCountingSem01Handle)!=pdTRUE)
			 {
			  printf("停车已满\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			  printf("停车成功\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 osDelay(2000);
  }
  /* USER CODE END sendTask1 */
}
void readTask3(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN readTask3 */
  BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=115200;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
  
		 	 if( xSemaphoreTake(myCountingSem01Handle,0)!=pdTRUE)
			 {
			  printf("无车\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			   printf("取走车\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			  osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END readTask3 */
}

实验现象

四，实验三：互斥量

互斥量是什么？适用于什么地方？

FreeRTOS中的互斥量（Mutex）是一种用于保护共享资源的同步机制。它可以确保在任何给定时刻只有一个任务可以访问被保护资源，以避免竞争条件和数据损坏。

在FreeRTOS中，互斥量通过以下API函数进行创建、获取和释放：

xSemaphoreCreateMutex()：用于创建一个互斥量，并返回一个指向该互斥量的句柄。
xSemaphoreTake()：用于获取（锁定）互斥量。如果互斥量当前未被锁定，则任务可以获取互斥量并继续执行；否则，任务将被阻塞，直到互斥量可用。
xSemaphoreGive()：用于释放（解锁）互斥量。一旦任务完成了对共享资源的访问，应该调用此函数来释放互斥量，以允许其他任务获取它。
创建互斥量

`代码部分`

c 复制代码

void sendTask1(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN sendTask1 */
	BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=9600;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		 osDelay(20);
       if(xSemaphoreTake(myMutex01Handle,portMAX_DELAY)!=pdTRUE)
			 {
			   printf("1号：你上完厕所，下一个就轮到我了\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			   printf("1号：现在是我在上厕所\r\n");		// printf输出字符串
				 xSemaphoreGive(myMutex01Handle);
	       printf("1号：我上完了\r\n");		// printf输出字符串
			 }	
			 osDelay(2000);
  }
  /* USER CODE END sendTask1 */
}

/* USER CODE BEGIN Header_sendTask2 */
/**
* @brief Function implementing the Task2 thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_sendTask2 */
void sendTask2(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN sendTask2 */
	BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=115200;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
     xSemaphoreTake(myMutex01Handle,0); 
     printf("2号：我在厕所\r\n");		// printf输出字符串
	   osDelay(3000);
     printf("2号：我上完了\r\n");		// printf输出字符串
	   xSemaphoreGive(myMutex01Handle);
     osDelay(2000);
	}
  /* USER CODE END sendTask2 */
}

/* USER CODE BEGIN Header_readTask3 */
/**
* @brief Function implementing the read thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_readTask3 */
void readTask3(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN readTask3 */
  BaseType_t xsatus;
	uint32_t buff=115200;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      if(xSemaphoreTake(myMutex01Handle,0)!=pdTRUE)
			 {
			   printf("3号：厕所有人，等一会儿再来\r\n");		// printf输出字符串
			 }
			 else
			 {
			    printf("3号：到我上小便了\r\n");		// printf输出字符串
	        printf("3号：我撒完尿了\r\n");		// printf输出字符串
				  xSemaphoreGive(myMutex01Handle);
			 }	 
			  osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END readTask3 */
}

STM32 CubeMX （Freertos任务通信：队列、信号量、互斥量，事件组，任务通知）第二步

STM32 CubeMX

STM32 CubeMX ____Freertos任务通信：队列、信号量、互斥量，事件组，任务通知

一、STM32 CubeMX设置

时钟配置

HAL时基选择TIM1（不要选择滴答定时器；滴答定时器留给OS系统做时基）

使用STM32 CubeMX 库，配置Freertos

二、实验一：消息队列

消息队列是什么？适用于什么地方？

FreeRTOS 消息队列和数组 的几个区别：

创建消息队列

创建任务

代码部分

实验现象

三，实验二：信号量

信号量是什么？适用于什么地方？

二值信号量

代码部分

实验现象

计数信号量

代码部分

实验现象

四，实验三：互斥量

互斥量是什么？适用于什么地方？

代码部分

实验现象

五，实验四：事件组

六，实验五：任务通知

FreeRTOS 消息队列和数组的几个区别：

`代码部分`

`代码部分`

`代码部分`