RTOS中共享内存的问题。

sanvlee

   最近在将一个协议栈移植到FreeRTOS系统上。之前的协议栈是基于前后台系统开发的，在串口接收中断将接收到的数据写入一个环形缓存区，再根据协议从这个缓存区中读出一帧数据，将数据转义和解析，将最后解析出的消息写入一个接收消息环形缓存区；发送数据时，将数据打包成一条消息并写入消息发送缓存区，从消息发送缓存区读出一条消息后，封包，转义，写入串口发送队列，通过轮询或者中断形式将数据发送出去。这里面的环形缓存区全部都是用全局数组做的，在前后台系统中使用没有什么问题。那么移植到RTOS环境下时，有诸多疑问如下：
1.串口接收缓存区和发送缓存区使用全局数组问题应该不大，因为不管什么时候只会有一个任务对这块内存进行读写。一个任务或者ISR读，一个任务或者ISR写。这样理解是否正确？

2.如果将上述前后台编程思想写出的协议栈移植到RTOS下，为了移植方便，是不是紧紧需要消息发送buf的操作做临界区护就行？因为在RTOS下会有多个任务需要往消息发送缓存中填写数据。这块消息发送缓存实质上就变成了若干任务的共享内存。当访问该内存时虽然可以进行临界区保护（原子操作），但是貌似还是会出问题！比如A任务在访问这块共享内存的时候，B任务也需要访问，但是此时操作被保护了，那就只能等到A任务访问结束后才能访问。这是不是就意味着A在写入数据的整个过程中都不能被打断（整个写入数据的函数都需要被临界保护），一但写入的数据过多，过于频繁是不是就会严重影响系统的实时性？这样是不是意味着使用RTOS的情况下，共享内存的形式不是很适用？

3.按RTOS的思维的话是不是应该发送消息缓存设计成消息队列？需要写入数据的任务通过消息队列将数据发送给发送任务？

总的来说，全局数组和全局变量之类的数据结构会对RTOS带来什么样的影响？

eric2013

1、没问题。
2和3、你可以改成用FreeRTOS的消息队列做，非常合适。

全局变量是多任务安全最大的毒瘤，如果是一些关键参数被意外修改，会直接导致系统崩溃。

sanvlee

eric2013 发表于 2018-5-10 12:00
1、没问题。
2和3、你可以改成用FreeRTOS的消息队列做，非常合适。

    谢谢硬汉老哥的回复。确实，在考虑使用RTOS的时候，应该是不用全局变量和全局数组，因为用全局变量能解决的事情，RTOS内核提供的任务通讯手段都能做，而且人家提供这些工具本来就是要解决这个问题的。如果还使用全局的变量和数组反而会影响系统稳定性和安全性。
    所以我觉得，这个协议栈在RTOS下还是需要按着RTOS的思路重新规划，在任务减通讯的时候使用消息队列。
    这应该是属于编程思维上的变化吧，之前前后台系统，最多就前台和后台，处理并发的时候简单明了，但是RTOS中除了ISR，任务之间也是软并发的。
    不知道这么理解对吗？再次感谢。

sanvlee

eric2013 发表于 2018-5-10 12:00
1、没问题。
2和3、你可以改成用FreeRTOS的消息队列做，非常合适。

    另外再加问一个问题：像这样的通讯协议栈，在使用RTOS时是规划成一个任务好呢？还是多个任务呢？一个任务的话，在发送的时候检查下消息队列中有数据与否，有就处理没有就进行后续操作。但是如果将协议栈的全部内容规划为一个任务，这个任务是不是会显得很庞大和臃肿呢？如果划分为多个任务，有需要增加很多任务之间的通讯。这方面您的建议是什么呢？
    多个任务都会往FIFO中写，一个任务从FIFO中读，这种情景下一般处理流程是什么样的？谢谢

eric2013

sanvlee 发表于 2018-5-10 13:44
谢谢硬汉老哥的回复。确实，在考虑使用RTOS的时候，应该是不用全局变量和全局数组，因为用全局变量能 ...

对，不过有时候使用这些消息机制不方便的时候，可以用全局变量，全局变量有时候的确省事。

eric2013

sanvlee 发表于 2018-5-10 13:53
另外再加问一个问题：像这样的通讯协议栈，在使用RTOS时是规划成一个任务好呢？还是多个任务呢？一个 ...

按功能划分方便些。你可以安排一个任务，通过事件标志，不同的功能，不同的标志，根据标志在这个任务里面处理相应功能即可，这样的话，你的全局变量缓冲可以继续使用，也就不需要用消息队列了。我自己比较喜欢这种方式处理。

sanvlee

eric2013 发表于 2018-5-10 17:18
按功能划分方便些。你可以安排一个任务，通过事件标志，不同的功能，不同的标志，根据标志在这个任务里面 ...

事件标志不能解决这个问题吧。比如A任务是AD采集任务，B任务是温度采集任务，C任务是IC读卡任务，现在需要将这三组数据传送到另外一个MCU上去。那A、B、C任务都需要将采集到的数据写入消息发送缓存进行发送。如果还用前后台程序中那样的全局数组作为消息发送缓存的话，事件标志也只能通知到通讯任务（协议栈任务）D，A、B或者是C任务有数据要传输，但是具体传输的什么内容还是不知道的吧，另外，A、B、C三个任务都需要网消息发送缓存中写入消息实体，这样还是会造成多线程问题吧？是这样理解吗？谢谢。

eric2013

sanvlee 发表于 2018-5-10 17:42
事件标志不能解决这个问题吧。比如A任务是AD采集任务，B任务是温度采集任务，C任务是IC读卡任务，现在需 ...

实际操作全部在这个任务里面进行，其它任务只是发要操作命令（事件标志）过来。

sanvlee

eric2013 发表于 2018-5-11 00:48
实际操作全部在这个任务里面进行，其它任务只是发要操作命令（事件标志）过来。

有点明白了！谢谢汉哥！汉哥每次都有问必答，钦佩，钦佩！