详解FreeRTOS开发过程（八）-- 时间标志

        信号量可以来完成同步，但是使用信号量来同步的话任务只能与单个的事件或任务进行同步。但是有时候某个任务可能会需要与多个事件或任务进行同步，此时信号量就无能为力了。FreeRTOS 为此提供了一个解决方法，就是事件标志组。

一.时间标志组简介

1.事件位(事件标志)

        事件位用来表明某个事件是否发生，事件位通常用作事件标志，比如下面这几个例子：

        a.当收到一条消息并且把这条消息处理掉以后就可以将某个位(标志)置1，当队列中没有 消息需要处理的时候就可以将这个位(标志)置0。

        b.当把队列中的消息通过网络发送输出以后就可以将某个位(标志)置 1，当没有数据需要从网络发送出去的话就将这个位(标志)置 0。

        c.现在需要向网络中发送一个心跳信息，将某个位(标志)置 1，现在不需要向网络中发送心跳信息，这个位(标志)置 0。

2.事件组

        一个事件组就是一组的事件位，事件组中的事件位通过位编号来访问，同样，以上面列出 的三个例子为例：

        事件标志组的 bit0 表示队列中的消息是否处理掉。

        事件标志组的bit1表示是否有消息需要从网络中发送出去。

        事件标志组的bit2表示现在是否需要向网络发送心跳信息。

3.事件标志组和事件位的数据类型 

        事件标志组的数据类型为EventGroupHandle_t，当 configUSE_16_BIT_TICKS 为 1 的时候 事件标志组可以存储8个事件位，当configUSE_16_BIT_TICKS为0的时候事件标志组存储24个事件位。

        事件标志组中的所有事件位都存储在一个无符号的 EventBits_t 类型的变量中，EventBits_t 在 event_groups.h 中有如下的定义：

typedef TickType_t     EventBits_t;

        数据类型TickType_t在文件portmacro.h 中有如下定义：

#if( configUSE_16_BIT_TICKS == 1 ) typedef uint16_t TickType_t; #define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffff 
#else typedef uint32_t TickType_t; #define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffffffffUL #define portTICK_TYPE_IS_ATOMIC 1 
#endif通过该程序可以看出：当 configUSE_16_BIT_TICKS 等于 0 的时候，0xffffffffUL 表示TickType_t 是一个 32 位的数据
类型，因此 EventBits_t 也是一个 32 位的数据类型。EventBits_t 类型的变量可以存储 24 个事件位，另外的那高 8 位有其他用处。事件 0 存放在这个变量的 bit0 上，变量的 bit1 就是事件位 1，以此类推。

        对于STM32来说一个事件标志组最多可以存储24个事件位，如下图所示：

4.创建事件标志组

        FreeRTOS 提供了两个用于创建事件标志组的函数，如下表所示：

         函数 xEventGroupCreate()：

        此函数创建一个事件标志组，所需要的内存通过动态内存管理方法分配。由于内部处理的原因，事件标志组可用的 bit 数取决于 configUSE_16_BIT_TICKS，当 configUSE_16_BIT_TICKS 为 1 的时候事件标志组有 8 个可用的位(bit 0 ~ bit 7)，当 configUSE_16_BIT_TICKS 为 0 的时候事件标志组有 24 个可用的位(bit 0 ~ bit 23)。EventBits_t 类型的变量用来存储事件标志位组中的各个事件位，函数原型如下：

EventGroupHandle_t xEventGroupCreate（void）
参数：无
返回值：NULL：   事件标志组创建失败。其他值：    创建成功的事件标志组句柄。

        函数 xEventGroupCreateStatic()：

        此函数用于创建一个事件标志组，所需要的内存需要由用户自行分配，此函数原型如下：

EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic（StaticEventGroup_t *pxEventGroupBuffer）
参数：pxEventGroupBuffer：参数指向一个 StaticEnentGroup_t 类型的变量，用来保存事件标志组结构体。
返回值：NULL：   事件标志组创建失败。其他值：   创建成功的事件标志组句柄。

5.设置事件位

        FreeRTOS 提供了 4 个函数用来设置事件标志组中事件位(标志)，事件位(标志)的设置包括 清零和置1两种操作，这4个函数如下表所示：        

        函数 xEventGroupClearBits() ：

        将事件标志组中的指定事件位清零，此函数只能用在任务中，不能用在中断服务函数中，中断服务函数中有其他的 API 函数。函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupClearBits(EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t  uxBitsToClear);
参数：xEventGroup：   要操作的事件标志组的句柄。uxBitsToClear： 要清零的事件位，比如要清除 bit3 的话就设置为 0x08。可以同时清除多个 bit，如设置为 0x09 的话就是同时清除 bit3 和 bit0。
返回值：任何值：  将指定事件位清零之前的事件组值。

        函数xEventGroupClearBitsFromISR()：

        此函数为函数 xEventGroupClearBits() 的中断级版本，也是将指定的事件位(标志)清零。此函数用在中断服务函数中，此函数原型如下：

BaseType_t xEventGroupClearBitsFromISR(EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t  uxBitsToSet);
参数：        xEventGroup：  要操作的事件标志组的句柄。uxBitsToClear：   要清零的事件位，比如要清除 bit3 的话就设置为 0x08。可以同时清除多个 bit，如设置为 0x09 的话就是同时清除 bit3 和 bit0。
返回值：pdPASS：  事件位清零成功。pdFALSE：   事件位清零失败。

        函数xEventGroupSetBits() ：

        设置指定的事件位为 1，此函数只能用在任务中，不能用于中断服务函数，此函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupSetBits(EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t  uxBitsToSet);
参数：        xEventGroup： 要操作的事件标志组的句柄。uxBitsToClear：  指定要置 1 的事件位，比如要将 bit3 置 1 的话就设置为 0x08。可以同时将多个 bit 置 1，如设置为 0x09 的话就是同时将 bit3 和 bit0 置 1。
返回值：任何值：在将指定事件位置 1 后的事件组值。

        函数 xEventGroupSetBitsFromISR() ：

        此函数也用于将指定的事件位置 1 ，此函数是 xEventGroupSetBits() 的中断版本，用在中断服务函数中，函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupSetBitsFromISR(EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t  uxBitsToSet,BaseType_t*        pxHigherPriorityTaskWoken);
参数：        xEventGroup： 要操作的事件标志组的句柄。uxBitsToClear：  指定要置 1 的事件位，比如要将 bit3 置 1 的话就设置为 0x08。可以同时将多个 bit 置 1，如设置为 0x09 的话就是同时将 bit3 和 bit0 置 1。pxHigherPriorityTaskWoken：标记退出此函数以后是否进行任务切换，这个变量的值函数会自动的设置，用户不用进行设置。用户只需要提供一个变量来保存这个值就可以了。当此值为pdTRUE的时候在退出中断服务函数之前一定要进行一次任务切换。
返回值：pdPASS： 事件位置 1 成功。        pdFALSE： 事件位置 1 失败。

6.获取事件标志组值

        我们可以通过FreeRTOS提供的API函数来查询事件标准组值，FreeRTOS一共提供了两个这样的API函数，如下表所示：

        函数xEventGroupGetBits()：

        此函数用于获取当前事件标志组的值，也就是各个事件位的值。此函数用在任务中，不能用在中断服务函数中。此函数是个宏，真正执行的是函数 xEventGroupClearBits()，函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupGetBits(EventGroupHandle_t xEventGroup)
参数：xEventGroup：  要获取的事件标志组的句柄。
返回值：任何值：  当前事件标志组的值。

        函数 xEventGroupGetBitsFromISR()：

        获取当前事件标志组的值，此函数是 xEventGroupGetBits() 的中断版本，函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupGetBitsFromISR（EventGroupHandle_t xEventGroup）
参数：xEventGroup：  要获取的事件标志组的句柄。
返回值：任何值：  当前事件标志组的值。

7.等待指定的事件位

        某个任务可能需要与多个事件进行同步，那么这个任务就需要等待并判断多个事件位(标志)，使用函数 xEventGroupWaitBits() 可以完成这个功能。调用函数以后如果任务要等待的事件位还没有准备好(置 1 或清零)的话任务就会进入阻塞态，直到阻塞时间到达或者所等待的事件位准备好。函数原型如下：

EventBits_t xEventGroupWaitBits（EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t  uxBitsToWaitFor,const BaseType_t   xClearOnExit,const BaseType_t   xWaitForAllBits,const TickType_t   xTicksToWait）；
参数：xEventGroup： 指定要等待的事件标志组。uxBitsToWaitFor： 指定要等待的事件位，比如要等待 bit0 和 bit2 的时候此参数就是 0x05，如果要等待 bit0 和 bit1 和 bit2 的时候此参数就是 0x07，以此类推。xClearOnExit： 此参数要是为 pdTRUE 的话，那么在退出此函数之前由参数 uxBitsToWaitFor 所设置的这些事件位就会清零。如果设置位 pdFALSE 的话这些事件位就不会改变。xWaitForAllBits： 此参数如果设置为 pdTRUE 的话，当 uxBitsToWaitFor 所设置的这些事件位都置 1 ，或者指定的阻塞时间到的时候函数 xEventGroupWaitBits() 才会返回。当此函数为 pdFALSE 的话，只要 uxBitsToWaitFor 所设置的这些事件位其中的任意一个置 1，或者指定的阻塞时间到的话函数 xEventGroupWaitBits() 就会返回。xTicksToWait：  设置阻塞时间，单位为节拍数。
返回值：任何值： 返回当所等待的事件位置 1 以后的事件标志组的值，或者阻塞时间到。根据这个值我们就知道哪些事件位置 1 了。如果函数因为阻塞时间到而返回的话那么这个返回值就不代表任何的含义。