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FreeRTOS 事件标志组详解：原理、用法与实战技巧

news 2025/6/8 4:39:32

在嵌入式系统中，任务之间经常需要同步和通信。FreeRTOS 提供了多种机制来实现这些需求，例如队列、信号量、消息缓冲区等。而当你需要一个任务等待多个“事件条件”同时满足或任一满足时，事件标志组（Event Group） 就是最优解。

本文将深入讲解 FreeRTOS 的事件标志组原理、用法、应用场景，并配合“大白话”解释，帮助你快速学会并灵活使用。

一、什么是事件标志组（Event Group）？

事件标志组是一个由多个二进制位（bit）组成的集合，每一位可以被设置（set）或清除（clear），用来表示一个事件是否发生。

每一个 bit 是一个“标志”；
多个任务可以等待一个或多个标志；
标志可以由其他任务或中断服务程序（ISR）设置。

大白话解释：

想象你在一个工地上，负责启动挖掘机的总开关，但前提是：

工人 A 必须戴好安全帽（事件 A）；
工人 B 必须穿好反光衣（事件 B）；
工人 C 必须签到上班（事件 C）。

你可以等待这三个条件全部满足（AND）或任意一个满足（OR）再开始工作。

这就是事件标志组的作用：多个“事件”，你可以选择等“一个”或“全都”。

二、事件标志组的原理

事件标志组本质上是一个 32 位无符号整数，每一位代表一个事件标志（bit 0 ~ 31）。FreeRTOS 提供 API 支持对这些位进行设置、清除、等待等操作。

一个 Event Group 可以被多个任务共享。任务可以阻塞地等待某些位被置位（Set），满足条件后解除阻塞。

三、事件标志组的 API 用法

1. 创建事件组

EventGroupHandle_t xEventGroupCreate(void);

返回一个事件组句柄。

EventGroupHandle_t xEventGroup;
xEventGroup = xEventGroupCreate();

2. 设置事件标志位（Set Bits）

EventBits_t xEventGroupSetBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToSet);

将某些位设置为 1，表示事件已发生。
其他任务如果在等待这些位，就可能被唤醒。

xEventGroupSetBits(xEventGroup, BIT0 | BIT2); // 设置第0和第2位

3. 清除事件标志位（Clear Bits）

EventBits_t xEventGroupClearBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, EventBits_t uxBitsToClear);

手动清除某些位（设为0），可用于重置状态。

4. 等待事件标志位（Wait Bits）

EventBits_t xEventGroupWaitBits(EventGroupHandle_t xEventGroup,EventBits_t uxBitsToWaitFor,BaseType_t xClearOnExit,BaseType_t xWaitForAllBits,TickType_t xTicksToWait
);

参数说明：

参数	说明
`uxBitsToWaitFor`	要等待的标志位（如 `BIT0
`xClearOnExit`	是否在退出等待后自动清除这些位
`xWaitForAllBits`	`pdTRUE` 表示等待所有位都为1，`pdFALSE` 表示等任一位即可
`xTicksToWait`	最长等待时间（tick数），0为不等待

示例：

// 等待 BIT0 和 BIT1 同时被设置，超时时间为 1000 tick
xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT0 | BIT1, pdTRUE, pdTRUE, 1000);

5. 在中断中设置事件（From ISR）

BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR(EventGroupHandle_t xEventGroup,EventBits_t uxBitsToSet,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);

可在中断中使用，安全地设置事件位；
pxHigherPriorityTaskWoken 用于中断后切换任务。

四、事件标志组的大白话图解

标志位	含义
BIT0 = 0x01	任务 A 完成
BIT1 = 0x02	任务 B 完成
BIT2 = 0x04	任务 C 完成

如果主任务要等 A、B、C 全部完成：

xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT0 | BIT1 | BIT2, pdTRUE, pdTRUE, portMAX_DELAY);

如果只要等任意一个完成：

xEventGroupWaitBits(xEventGroup, BIT0 | BIT1 | BIT2, pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY);

五、实战案例：任务同步应用

场景：多个传感器数据采集任务，主任务需要在全部采集完成后处理数据。

步骤：

创建事件组；
每个采集任务完成后设置对应事件位；
主任务等待所有位置位后继续执行。

示例代码：

#define SENSOR1_DONE_BIT  (1 << 0)
#define SENSOR2_DONE_BIT  (1 << 1)EventGroupHandle_t xSyncEvent;void vSensor1Task(void *pvParameters) {// 模拟采集vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));xEventGroupSetBits(xSyncEvent, SENSOR1_DONE_BIT);vTaskDelete(NULL);
}void vSensor2Task(void *pvParameters) {vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));xEventGroupSetBits(xSyncEvent, SENSOR2_DONE_BIT);vTaskDelete(NULL);
}void vMainTask(void *pvParameters) {xSyncEvent = xEventGroupCreate();xTaskCreate(vSensor1Task, "Sensor1", 128, NULL, 1, NULL);xTaskCreate(vSensor2Task, "Sensor2", 128, NULL, 1, NULL);// 等待两个任务完成xEventGroupWaitBits(xSyncEvent,SENSOR1_DONE_BIT | SENSOR2_DONE_BIT,pdTRUE,pdTRUE,portMAX_DELAY);printf("所有传感器数据采集完成，开始处理\n");vEventGroupDelete(xSyncEvent);vTaskDelete(NULL);
}

六、注意事项与最佳实践

问题	原因	建议
不会唤醒任务	等待条件不满足或等待超时	检查标志位设置是否正确
ISR 中使用不当	使用普通 API 而非 FromISR 版本	中断中需使用 `xEventGroupSetBitsFromISR()`
标志位“粘连”	未启用 `xClearOnExit`	需要在任务中手动清除或设置自动清除