7.消息传递

任务间消息传递主要有两种方式：全局变量，发布消息；前者在资源管理中讨论过

• 消息及消息队列：
  • 消息：
    • 组成部分：1，指向数据指针，2，数据长度，3，消息发布时刻时间戳；
    • 接收双方应就消息内容达成约定，消息中指针使用的很灵活，可指向数据区，函数等；
    • 消息内容应保持可见性：
      • 消息传递的是指针，而非直接的数据；
      • 需确保接收任务可以访问指针所指向区域，而不会由于作用域等原因无法访问或访问失效；
    • 消息发布后会被放入OS_MSG类型结构体内，结构体内包含四个域：
      • NextPtr：指向下一个OS_MSG(一则则消息构成队列)；
      • MsgSize,MsgTS,MsgPtr：分别表示上述消息的三部分；
      • 需弄清OS_MSG是消息载体，而非消息本身；
    • 系统维护一个空闲OS_MSG缓冲池，总数由OS_CFG_MSG_POOL_SIZE(os_cfg_app.h)决定；
    • 初始化时，所有OS_MSG组成单向链表，由结构体OS_MSG_POOL维护,NextPtr指向第一个空闲OS_MSG；

 

 

• 消息队列：
  • 消息队列作为内核对象OS_Q(os.h)，和其他内核对象类似：
    • OS_OBJ_TYPE表类型，还可包含一个其的等待表；
    • 其中还有一个OS_MSG_Q结构体维护消息队列；
  • 消息组成的消息队列由OS_MSG_Q结构体维护，其包括5个域：
    • InPtr：指向下个OS_MSG要插入的位置，即InPtr所指向的OS_MSG之后；
    • OutPtr：指向下一个要被取出OS_MSG位置；
    • NbrEntriesSize,NbrEntries：分别表示消息队列最多能容纳OS_MSG的数目，当前已容纳数目；若达到最大值，程序向此队列发的消息会被丢弃；
    • NbrEntries：表明此队列消息数曾到达过的最大值；

 

• 任务内建的消息队列：
  • 多个任务等待同一消息队列不常见，uCOSIII允许每个任务有内建消息队列；

• OS_CFG_TASK_Q_EN(os_cfg.h)=1时即可启用此服务，相关函数在os_task.c内；
• OS_TCB内会申明一个OS_MSG_Q；

 

• 消息队列函数：
  • 系统内部维护消息链的函数(os_msg.c)：
    • OS_MsgQPut()：把一个OS_MSG放入消息队列；
    • OS_MstQGet()：从消息队列中取出一个OS_MSG；
    • OS_MsgQFreeAll()：把消息队列中所有OS_MSG释放回空闲OS_MSG缓冲池；
  • 消息队列函数：

• 任务创建OSQCreate(OS_Q *p_q, CPU_CHAR *p_name, OS_MSG_QTY max_qty, OS_ERR *p_err)：
  • 创建前先声明一个队列，max_qty是消息队列的最大长度；
• 发消息：OSQPost(OS_Q *p_q, void *p_void, OS_MSG_SIZE msg_size,OS_OPT opt, OS_ERR *p_err)：
  • 发布消息时消息队列满则消息会丢失，error会返回相关错误类型；
  • opt选项可能有OS_OPT_POST_FIFO，OS_OPT_POST_LIFO，OS_OPT_POST_ALL，OS_OPT_POST_NO_SCHED，可按一定规律组合使用；
• 等待消息：void *OSQPend(OS_Q *p_q, OS_TICK timeout, OS_OPT opt,OS_MSG_SIZE *p_msg_size, CPU_TS *p_ts, OS_ERR *p_err)：
  • opt还是有OS_OPT_PEND_BLOCKING，OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING两种可选；

• 任务内建消息队列函数：

• 这些函数具体和上面类似，只是应注意无需指明哪个消息队列，而是指明相关OS_TCB；

 

• 消息队列使用及信息传递中的一些问题：
  • 基本点：
    • 消息队列访问可采用FIFO或LIFO方式；
    • 可以一个或多个任务向队列中发消息，一个或多个任务从队列中等待接收消息；
    • 一则消息可使等待的最高优先级任务进入就绪态，发送方发送消息时亦可指定广播；
  • 双向同步：
    • 只能用于Task和Task之间，因为ISR无法等待消息操作；
    • 此时每个消息队列内最多容纳1则消息，初始化时均为空；

• 左边任务执行到同步点时，向上方消息队列发送1则消息；
• 之后等待下方消息队列内的消息；
• 右边的则相对应，执行到同步点时，向下方消息队列发一则消息，然后等待上方消息；
• 此两个队列也可以是任务内建消息队列；

 

• 流量控制(生产者-消费者问题)：
  • 一个任务生产数据，一个任务消费数据，生产者生产速度可能高于消费者，使队列溢出；
  • 在传递消息过程加入计数型信号量，即流量控制；

• 信号量值初始值为允许生产者发布的消息数目；
• 生产者发布消息前必须获得信号量(信号量不为0)，消费者处理完一则消息，释放一个信号量；
• 可用任务内建消息队列和内建信号量来实现，消费者建立任务后调用OS_TaskSemSet()设置内建信号量值为生产者消息队列最大长度；

 

• 保持数据可见：
  • 发送方一旦发送一个指向相关数据结构的指针后，这些数据需保持不变到接收方收到；
  • 为达到此目的使用堆区存放传递数据：
    • 要传递信息前申请一块堆区存储欲传输数据；
    • 传送指针到消息队列，接收方接收；
    • 收到后接收方处理数据，释放堆区(小心内存泄漏)；
    • 这样可以解决作用域的限定问题；

 

• 客户端-服务器：
  • 一个任务（服务器）专门监视其他Task/ISR(客户端)的系统运行错误情况；

• 消息内容除了错误的内容外还可以包括处理错误的函数的地址；