在實時嵌入式系統(tǒng)中，性能和資源效率是決定設(shè)計成敗的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)（RTOS）提供了如隊列、信號量和事件組機制，實現(xiàn)任務(wù)之間的同步和通信。FreeRTOS/SAFERTOS還提供一種方法可以使這些過程更快、更輕量化，即任務(wù)通知。

什么是任務(wù)通知？

任務(wù)通知作為傳統(tǒng)RTOS同步方法的輕量級替代方案，F(xiàn)reeRTOS/SAFERTOS中的每個任務(wù)都有一個32位的通知值。這些通知可用于解除任務(wù)阻塞并以靈活的方式更新其通知值，例如：

?設(shè)置通知值但不覆蓋舊值

?更新通知值

?設(shè)置通知值中的指定位

?通知值加一

其靈活性允許任務(wù)通知在某些用例中取代單獨創(chuàng)建的同步對象（如隊列或信號量）。如果使用得當(dāng)，任務(wù)通知顯著可以提高系統(tǒng)的速度和內(nèi)存效率。

任務(wù)通知vs傳統(tǒng)機制

二進制信號量：傳統(tǒng)方式中，當(dāng)僅有一個任務(wù)需要使用信息時，可以使用二進制信號量管理任務(wù)同步。然而，二進制信號量的管理需要一個隊列控制結(jié)構(gòu)。使用任務(wù)通知消除了這種結(jié)構(gòu)，減少了RAM使用并簡化了內(nèi)部RTOS進程。

事件組：事件組是二進制標(biāo)志位的集合，每個標(biāo)志位都有特定的含義。任務(wù)通知也可以達到這個目的。與管理專用的事件組對象不同，32位任務(wù)通知值可以被視為二進制標(biāo)志的集合，從而提供了更有效的替代方法。

任務(wù)通知的優(yōu)勢

速度：使用任務(wù)通知解除任務(wù)阻塞的速度比使用傳統(tǒng)的二進制信號量快45%。對于時間敏感的應(yīng)用程序來說，這是一個顯著的改進。

節(jié)省內(nèi)存：任務(wù)通知減少了對額外的RTOS控制結(jié)構(gòu)（如隊列或信號量）的需求，從而減少了RAM使用，這在資源受限的系統(tǒng)中至關(guān)重要。

使用限制

雖然任務(wù)通知提供了實質(zhì)性的性能改進，但它們也有一些用例限制：

單接收任務(wù)限制：在事件只有一個接收任務(wù)時，才能使用任務(wù)通知，不適合多個任務(wù)需要使用相同事件或通知的場景。

非阻塞發(fā)送：與隊列不同，如果通知已經(jīng)掛起，任務(wù)通知不會阻塞發(fā)送任務(wù)。但是，可以將通知配置為“不覆蓋舊值”，確保在前一個通知處理之前不會發(fā)送新的通知。

典型應(yīng)用場景

任務(wù)同步：當(dāng)一個任務(wù)需要通知或解除阻塞另一個任務(wù)時。

中斷處理：任務(wù)通知可以用作ISR（中斷服務(wù)程序）和任務(wù)之間的輕量級二進制信號量，在中斷發(fā)生后解除阻塞任務(wù)。

事件標(biāo)志管理：任務(wù)通知值可以充當(dāng)事件組，其中每個位代表一個不同的標(biāo)志，減少了對指定事件組對象的需求。

結(jié)論

對于希望優(yōu)化其嵌入式系統(tǒng)的性能和資源使用的開發(fā)人員來說，任務(wù)通知是一個強大的工具。使用任務(wù)通知可以替代只涉及單個任務(wù)場景的同步機制，可以顯著改速度和內(nèi)存效率。

在實時系統(tǒng)中，每個毫秒和字節(jié)都很重要，無論是處理任務(wù)同步、處理ISR還是管理事件標(biāo)志，任務(wù)通知都可以提供一種簡化且有效的解決方案。

FreeRTOS V10.4.0之后的版本，支持通知數(shù)組。SAFERTOS基于FreeRTOS功能模型的預(yù)認(rèn)證安全實時操作系統(tǒng) (RTOS)，用戶可以基于FreeRTOS免費啟動項目，實現(xiàn)原型驗證，并在正式開發(fā)開始時升級到SAFERTOS。