FreeRTOS事件组-笔记

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一、事件组的核心概念

1. 定义与特性

• 事件组是FreeRTOS中一种进程间通信技术，用于处理多个事件触发一个或多个任务运行的情况。与队列和信号量不同，事件组允许任务等待一个或多个事件的组合，并能解除所有等待同一事件的任务的阻塞状态，适用于事件的广播和多个任务的同步运行。其特性使得事件组适用于等待一组事件中某个事件发生后做出响应、一组事件都发生后的响应、事件广播和任务间的同步等场景。
  

• 事件组（Event Group）：本质是一个位掩码（bitmask），用于表示多个事件的状态（每个位代表一个事件）。支持一对多广播，可同时唤醒多个任务。

• 与传统同步机制的对比：

  • 队列/信号量：仅支持一对一唤醒（一个任务被唤醒），且每次操作消耗资源（如队列数据被读走）。
  • 事件组：支持一对多唤醒（多个任务可同时响应同一事件），且事件位可保留或清除，无需消耗资源。

例如1：
先后按下左键和右键，或者只按下其中一个键，那事件组会解除所有等待同一事件的任务的阻塞状态。
例如2：
在任务1中使用LED1来闪烁报警，任务2中使用蜂鸣器报警。当报警事件发生时，两个任务同时解除阻塞状态，两个任务都开始运行。

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二、事件组的存储结构

1. 位数与配置

• 32位事件组：
  • 低24位（bit0-bit23）：用户可用事件位（表示具体事件，如按键、串口就绪）。
  • 高8位（bit24-bit31）：保留给内核使用（如任务阻塞状态）。
• 16位事件组（若 configUSE_16_BIT_TICKS == 1）：
  • 低8位（bit0-bit7）：用户可用事件位。
  • 高8位（bit8-bit15）：保留给内核使用。

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三、事件组的核心API函数

1. 创建与删除

• 创建：

  EventGroupHandle_t xEventGroupCreate(void);  // 动态分配内存
  EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic(StaticEventGroup_t *pxEventGroupBuffer);  // 静态分配
  

• 删除：

  void vEventGroupDelete(EventGroupHandle_t xEventGroup);
  

2. 事件位操作

• 设置事件位：

  EventBits_t xEventGroupSetBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToSet);  // 任务中使用
  BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToSet, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);  // ISR中使用
  

• 清除事件位：

  EventBits_t xEventGroupClearBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToClear);  // 任务中使用
  BaseType_t xEventGroupClearBitsFromISR(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToClear);  // ISR中使用
  

3. 读取事件组当前值

#define xEventGroupGetBits(xEventGroup) xEventGroupClearBits(xEventGroup, 0)  // 不清除事件位，仅读取当前值

4. 等待事件条件成立

• 通用等待函数：

  EventBits_t xEventGroupWaitBits(EventGroupHandle_t xEventGroup,EventBits_t uxBitsToWaitFor,          // 需要等待的事件位掩码BaseType_t xClearOnExit,              // pdTRUE：退出时清除指定事件位；pdFALSE：不清除BaseType_t xWaitForAllBits,           // pdTRUE：需所有事件位都置位；pdFALSE：任一事件位置位即可TickType_t xTicksToWait               // 超时时间（portMAX_DELAY表示无限等待）
  );
  

• 同步等待函数（用于同步点）：

  EventBits_t xEventGroupSync(EventGroupHandle_t xEventGroup,EventBits_t uxBitsToSet,            // 需要置位的事件位EventBits_t uxBitsToWaitFor,        // 需要等待的事件位TickType_t xTicksToWait             // 超时时间
  );
  

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四、事件组的典型应用场景

1. 多事件组合触发

• 或关系：等待任意一个事件发生（如按键按下或串口数据到达）。
• 与关系：等待所有事件发生（如左键和右键同时按下）。

  // 等待 BIT_0 或 BIT_1 中任意一个事件
  EventBits_t xBits = xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT_0 | BIT_1, pdFALSE, pdFALSE, portMAX_DELAY);
  if (xBits & BIT_0) { /* BIT_0 触发 */ }
  if (xBits & BIT_1) { /* BIT_1 触发 */ }// 等待 BIT_0 和 BIT_1 同时发生
  xBits = xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT_0 | BIT_1, pdTRUE, pdTRUE, portMAX_DELAY);
  

2. 事件广播

• 多任务响应同一事件：当某个事件位被置位时，所有等待该事件的任务都会被唤醒。

  // 任务A：等待 BIT_0
  xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT_0, pdFALSE, pdFALSE, portMAX_DELAY);// 任务B：等待 BIT_0
  xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT_0, pdFALSE, pdFALSE, portMAX_DELAY);// 中断中置位 BIT_0
  xEventGroupSetBitsFromISR(xEventGroup, BIT_0, &xHigherPriorityTaskWoken);
  

3. 任务同步

• 同步点：多个任务在某个同步点等待其他任务完成后再继续执行。

  // 任务1：设置 BIT_0 并等待 BIT_1
  xEventGroupSync(xEventGroup, BIT_0, BIT_1, portMAX_DELAY);// 任务2：设置 BIT_1 并等待 BIT_0
  xEventGroupSync(xEventGroup, BIT_1, BIT_0, portMAX_DELAY);
  

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五、ISR中使用事件组的注意事项

1. 非确定性操作：FreeRTOS禁止在ISR中直接执行非确定性操作（如唤醒多个任务）。因此，xEventGroupSetBitsFromISR 实际通过定时器守护任务异步执行事件位设置。
2. 上下文切换：若唤醒的高优先级任务需要立即运行，需在ISR中调用 portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken)。

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六、事件组与队列/信号量的对比

特性	事件组	队列/信号量
唤醒方式	多任务唤醒（一对多广播）	单任务唤醒（一对一）
事件组合	支持或/与关系（多个事件组合触发）	仅支持单一事件触发
资源消耗	低（仅需一个位掩码）	高（需存储数据或计数）
适用场景	多任务同步、事件广播、多条件等待	数据传递、资源管理、简单同步

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七、代码示例

1. 按键事件触发多个任务

// 创建事件组
EventGroupHandle_t xButtonEventGroup = xEventGroupCreate();// 任务A：LED闪烁报警
void vLEDTask(void *pvParameters) {while (1) {xEventGroupWaitBits(xButtonEventGroup, BIT_0, pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY);// LED闪烁}
}// 任务B：蜂鸣器报警
void vBuzzerTask(void *pvParameters) {while (1) {xEventGroupWaitBits(xButtonEventGroup, BIT_0, pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY);// 蜂鸣器响}
}// 中断服务程序：按键按下触发事件
void GPIO_IRQHandler(void) {BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;xEventGroupSetBitsFromISR(xButtonEventGroup, BIT_0, &xHigherPriorityTaskWoken);portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}

2. 等待多个事件同时发生

// 任务A：等待 BIT_0 和 BIT_1 同时发生
void vTaskA(void *pvParameters) {while (1) {EventBits_t xBits = xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT_0 | BIT_1, pdTRUE, pdTRUE, portMAX_DELAY);if ((xBits & BIT_0) && (xBits & BIT_1)) {// 执行操作}}
}

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