细说STM32单片机FreeRTOS将任务通知用作计数信号量的方法及其应用实例

一、示例功能

二、CubeMX项目设置

[1、RCC、SYS、Code Gennerator、USART3、TIM6](#1、RCC、SYS、Code Gennerator、USART3、TIM6)

2、RTC

任务通知还可以当作二值信号量或计数信号量来使用：使用函数xTaskNotifyGive()发送通知，使接收者的通知值加1；使用函数ulTaskNotifyTake()读取通知，使接收者的通知值减1或清零。

一、示例功能

与计数信号量的工作原理相比，任务通知模拟的计数信号量与实际的计数信号量有细微的差别：实际的计数信号量的初始值不为零，一般用于表示可用资源的个数，例如，餐厅中空余的餐桌个数。而任务通知模拟的计数信号量的初值为0，一般用于表示待处理的事件的个数，例如，模拟进入餐厅的排队人数。

本示例使用任务通知模拟计数信号量，表示餐厅外排队的人数变化。示例的功能和运行流程如下：

在FreeRTOS中，创建一个任务Task_CheckIn，其通知值表示当前在排队的人数。
在任务Task_CheckIn中连续检测KeyRight键，当KeyRight键按下时，执行函数ulTaskNotifyTake()使通知值减1，表示允许1人进店，使排队人数减1。
设置RTC唤醒周期为2s，在唤醒中断里调用vTaskNotifyGiveFromISR()向任务Task_CheckIn发送通知，使其通知值加1，表示又来1人加入排队的队伍。

二、 CubeMX项目设置

本示例要用到开发板上的按键和LED。在GPIO设置中，引用KEYLED文件夹，保留KeyRight和LED1的设置。

继续使用旺宝红龙开发板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。一些设置可以参考本文作者写的其他文章：

细说STM32单片机FreeRTOS任务通知及其应用实例-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/148030468?spm=1011.2415.3001.5331

1、RCC、SYS、Code Gennerator、USART3、TIM6

该部分的设置可以参考本文作者发布的其他文章。

设置TIM6作为基础时钟源。

2、RTC

开启LSE和RTC，并在时钟树上设置LSE作为RTC的时钟源。开启RTC的唤醒功能，设置唤醒周期为2s。开启RTC周期唤醒全局中断，在NVIC中设置其优先级为5，因为在其ISR里要用到FreeRTOS的API函数。

3、FreeRTOS

启用FreeRTOS，设置接口为CMSIS_V2，所有"config"和"INCLUDE_"参数保持默认值。创建一个任务Task_CheckIn。

4、GPIO

5、NVIC

三、程序功能实现

1 、主程序

完成设置后，我们在CubeMX中生成代码。我们在CubeIDE中打开项目，将KEY_LED添加到项目搜索路径。添加用户功能代码后，主程序代码如下：

自动生成main.c如下代码，完成一系列初始化：

cpp 复制代码

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"
#include "rtc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
void MX_FREERTOS_Init(void);

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
  MX_RTC_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  // Start Menu
  uint8_t startstr[] = "Demo8_2:Task Notification.\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart3,startstr,sizeof(startstr),0xFFFF);

  uint8_t startstr1[] = "Simulating people in wait.\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart3,startstr1,sizeof(startstr1),0xFFFF);

  uint8_t startstr2[] = "1. People++ each 2sec.\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart3,startstr2,sizeof(startstr2),0xFFFF);
  uint8_t startstr3[] = "2. Press KeyRight to People--.\r\n\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart3,startstr3,sizeof(startstr3),0xFFFF);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Init scheduler */
  osKernelInitialize();

  /* Call init function for freertos objects (in cmsis_os2.c) */
  MX_FREERTOS_Init();

  /* Start scheduler */
  osKernelStart();

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

//省略以下的代码

2 、 FreeRTOS初始化

使用任务通知时，无须创建任何中间对象，所以在函数MX_FREERTOS_Init()里只需创建任务。文件freertos.c中的初始代码如下：

自动生成includes，手动添加私有includes：

cpp 复制代码

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

自动生成任务函数定义的代码、自动生成函数原型的代码：

cpp 复制代码

/* Definitions for Task_CheckIn */
osThreadId_t Task_CheckInHandle;
const osThreadAttr_t Task_CheckIn_attributes = {
  .name = "Task_CheckIn",
  .stack_size = 128 * 4,
  .priority = (osPriority_t) osPriorityNormal,
};

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes */

/* USER CODE END FunctionPrototypes */

void AppTask_CheckIn(void *argument);
void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) */

自动完成RTOS初始化，并在初始化函数里创建任务函数：

cpp 复制代码

/**
  * @brief  FreeRTOS initialization
  * @param  None
  * @retval None
  */
void MX_FREERTOS_Init(void) 
{
  /* Create the thread(s) */
  /* creation of Task_CheckIn */
  Task_CheckInHandle = osThreadNew(AppTask_CheckIn, NULL, &Task_CheckIn_attributes);
}

3 、任务通知的发送与接收

在RTC的唤醒中断里向任务Task_CheckIn发送任务通知。RTC唤醒事件的回调函数是HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback()，直接在文件freertos.c中重新实现这个函数。这个回调函数以及任务Task_CheckIn的任务函数代码如下：

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN Header_AppTask_CheckIn */
/**
  * @brief  Function implementing the Task_CheckIn thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_AppTask_CheckIn */
void AppTask_CheckIn(void *argument)
{
	/* USER CODE BEGIN AppTask_CheckIn */
	/* Infinite loop */
	for(;;)
	{
		KEYS curKey=ScanPressedKey(20);
		if (curKey==KEY_RIGHT)                                  //KeyRight pressed
		{
			BaseType_t clearOnExit=pdFALSE;						//退出时通知值减1
			// 只是在通知值为0时才进入阻塞状态，所以可以多次读取通知值，每次使通知值减1
			BaseType_t preCount=ulTaskNotifyTake(clearOnExit, portMAX_DELAY);
			// BaseType_t preCount=ulTaskNotifyTake(clearOnExit, pdMS_TO_TICKS(500));

			printf("People in waiting= %ld\r\n",preCount-1);	// preCount是前一次的通知值
			vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));  					//延时，消除按键抖动影响
		}
		else
			vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5));
	}
  /* USER CODE END AppTask_CheckIn */
}

/* Private application code --------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Application */
/* RTC周期唤醒中断回调函数 */
void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
	LED1_Toggle();					//LED1闪烁
	BaseType_t taskWoken=pdFALSE;
	vTaskNotifyGiveFromISR(Task_CheckInHandle,&taskWoken);  //发送通知，通知值加1
	portYIELD_FROM_ISR(taskWoken);  //必须执行这条语句，申请任务调度
}

int __io_putchar(int ch)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END Application */

RTC唤醒中断回调函数的代码功能就是执行函数VTaskNotifyGiveFromISR()向任务Task_CheckIn发送通知，使其通知值加1,模拟又有1人加入排队。

在任务Task_CheckIn里，按键KeyRight的状态会得到不断检测。当KeyRight按下时，表示餐厅有空位，调用函数ulTaskNotifyTake()读取任务通知，使通知值减1，相当于从排队的人群里出来1人进入餐厅用餐。函数ulTaskNotifyTake()的执行有如下两个特点。

如果当前通知值大于0，执行ulTaskNotifyTake()时不会进入阻塞状态，而是立刻返回。所以，如果当前通知值为5，可以多次按KeyRight键，即使没有新的任务通知到达，也可以看到排队人数在减少。
函数ulTaskNotifyTake()返回的是数值减1或清零之前的通知值，所以在程序中，如果要显示当前的排队人数，显示的值是preCount-1。

4 、运行测试

构建项目后，将其下载到开发板并运行测试，可以看到LED1闪烁，这说明RTC唤醒中断的回调函数在运行，每2s发送一次任务通知。按下KeyRight键时，串口助手上显示当前排队人数，连续按KeyRight键时，会使排队人数减少，直到减少为0，任务Task_CheckIn就会进入阻塞等待状态。

除了函数ulTaskNotifyTake()和xTaskNotifyWait()，没有其他函数能读取任务的当前通知值，所以在这个示例程序中，不能实时显示排队人数，只有在按下KeyRight键执行一次ulTaskNotifyTake()函数后，才会显示当前排队人数。

任务通知还可以当作二值信号量和事件组使用。如果当作二值信号量使用，就是在执行函数ulTaskNotifyTake(xClearCountOnExit,xTicksToWait)时，将参数xClearCountOnExit设置为pdTRUE，使得读取之后，通知值归零。如果当作事件组使用，就是在调用xTaskNotify(xTaskToNotify,ulValue,eAction)时，将eAction设置为eSetBits，修改通知值的某些位，将通知值当作事件组变量来使用。

首次下载或复位后，立刻按下S5键，串口助手显示等待人数0，如果慢了一会按下S5，等待的人数逐渐增加，每2S增加1人。按下S5，人数会减少。

细说STM32单片机FreeRTOS将任务通知用作计数信号量的方法及其应用实例

一、 示例功能

二、 CubeMX项目设置

1、RCC、SYS、Code Gennerator、USART3、TIM6

2、RTC

3、FreeRTOS

4、GPIO

5、NVIC

三、 程序功能实现

1 、 主程序

2 、 FreeRTOS初始化

3 、 任务通知的发送与接收

4 、 运行测试

一、示例功能

三、程序功能实现

1 、主程序

3 、任务通知的发送与接收

4 、运行测试