FreeRTOS中如何实现同步消息

fun0201

请教坛子里的朋友，FreeRTOS里头可以怎么样 基于队列实现  同步消息  ？？


原本我们打算利用两个 异步（消息队列本身是异步的） 消息 实现 一个 同步消息。。


比如：




这个逻辑是很简单了，但是当遇到多任务的时候，就会带出来下面的问题：






针对这个问题，我们自己讨论的结果，比较直观的是在一对 Msg / Ack 携带的消息内容里加上  [ 发送Task / 接收Task ] 的唯一 标识， 比如 接收Task的TaskID。

但如果是这样，又会带来一些额外的工作：

1.  每次发送同步消息前，首先要获取发送/接收Task的标识， 这个标识从何而来； （那我们就得需要 整个 管理 Task的 全局的数据结构，目前也还没有实现的思路）

2.  每个Task因为都会创建属于自己的队列，如何获取自身的队列句柄？；（这个如果第一个问题能够解决，在创建task的时候，就可以将该Task的队列句柄一并绑上，但是否还有别的方法可以做到呢？）

因为刚接触FreeRTOS不久，不了解的地方比较多，也不清楚上面描述的是否清晰或者合理，只是现在光看API手册，源码也没很详细的走读，这个问题就是有点棘手。。

坛子的朋友如果有什么想法思路或者经验 还请不吝赐教。。。

eric2013

从你的功能要求来看，用事件标志组可以解决，任务A发送完毕消息后，等待事件标志，那个任务接收到了，回发一个事件标志，不同的任务设置不同的事件标志位。

fun0201

嗯，刚刚了解了下事件标志组的内容，似乎可以通过封装《 发送队列消息 + 调用事件标志组阻塞  》 实现这个同步消息功能，我再仔细了解下这个功能，非常感谢！~

fun0201

非常感谢管理员指教。。今天了解了下事件组的内容并讨论了下，还是会有几个问题。。

1.  通过封装 《消息队列+事件组标志》，是能够满足消息同步的机制的； 但这里的问题在于，同步消息的功能 还需要满足 接收者 将处理结果 返回 给 正在等待阻塞的发送者的。 类似下面2个图：

图1 表明了 Task B 完成处理Msg1后，即通知 Task A  解除阻塞状态；  但如果Task B 在处理完Msg1后，还需要给 Task A 发送应答消息（如图2）， 此时就有了问题：

1）Task A正在阻塞状态， 是处理不了Task B 的 Ack 消息的，所以也就获取不到Task B处理消息后的结果（即同步消息功能实现还是有问题）。 并且，此时Task B 还不能设置事件组标志解除Task A的阻塞状态来处理Ack消息，因为多任务的存在，这时并不能保证该Ack消息唯一来自Task B；  

图1 ：

图2：  

那针对上面这个问题，也是想了两种解决办法：

1， 比较直观的，在消息携带的内容中还是需要带上Task ID之类的标识，这样的话可以允许Task B在发送完Ack消息后立即设置事件组标志，解除Task A阻塞状态，Task A在消息队列中通过判断内容中的Task ID来判断该Ack是否来自Task B；

2， 就是采用类似任务间共享资源的方式，如图3，将处理结果保存在共享对象中，这样就省去了发送Ack消息的环节，Task B将处理结果保存在共享对象后即可以立即解除Task A的阻塞状态， Task A可以直接使用共享对象中的结果；这个时候就有几点还不了解FreeRTOS的地方：

图3：  
        1）我目前理解的，在FreeRTOS中动态申请内存，即堆内存，是不是可以多任务共享的？ 因为malloc时会返回该内存指针， 这样的话，在同步消息接口封装中，我可以先动态申请一块内存，将该内存指针 通过队列消息发给接收Task，接收Task在处理完消息后，可以通过该指针将处理结果写入。理论上，这样就能达到目的？（因为时间关系，这个目前还未做实验，明天做下实验试试）
        2）如果1）中方法错误，FreeRTOS 有没有类似共享内存的机制，因为我查了下资料，包括坛子里的开发教程，似乎并没有相关内容。。考虑到FreeRTOS整个就是单进程的东东，是不是有更加方便的共享机制？（应该不能只是全局变量。。确实现在不太熟悉FreeRTOS）

望坛子中的朋友不吝赐教。。。感谢感谢。。

eric2013

看了你的图1和图2，这个也简单，不需要多余的返回Ack结果，你仅需设置不同事件标志就可以了，不同的标志代表不同的结果，而且还能区分来自那个任务。已经替代Ask功能了。

没有看你的解决方案。

fun0201

eric2013:看了你的图1和图2，这个也简单，不需要多余的返回Ack结果，你仅需设置不同事件标志就可以了，不同的标志代表不同的结果，而且还能区分来自那个任务。已经替代Ask功能了。

没有看你的解决方案。
 (2016-10-25 01:09) 

了解，文字性的东西看着比较吃力。。

嗯，返回处理结果的问题通过设置不同事件标志是可以做到的。不过还有2个问题：

1.  如果是Task A 向 Task B 发同步消息 请求 数据 呢？？ 这个设置事件标志就做不到了吧（应该没理解错您的意思了）；

2.  如果需要解决1的问题，是不是可以通过共享对象的方式？ 这种共享对象 可不可以通过发送 Task A 发送 malloc申请的内存指针 给 Task B，由Task B 写入数据实现？？ 或者别的共享方式？

多谢！~

eric2013

fun0201:了解，文字性的东西看着比较吃力。。

嗯，返回处理结果的问题通过设置不同事件标志是可以做到的。不过还有2个问题：

....... (2016-10-25 08:52) 

如果还要请求数据的话，整体上就不使用消息队列+事件标志组了，
使用消息队列替换事件标志组，也即是再做一个消息队列。用消息队列做ask，也做数据返回。

fun0201

eric2013:如果还要请求数据的话，整体上就不使用消息队列+事件标志组了，
使用消息队列替换事件标志组，也即是再做一个消息队列。用消息队列做ask，也做数据返回。
 (2016-10-25 10:03) 

1. 这个就不太理解了。。 封装《Queue_A（发送消息） + Queue_B（接收消息）》？？ 还是别的什么。。
这样在多任务的情况下，Task A中Queue_B里的Ack消息是不能确保唯一来自 Task B的，这样就回到了我最开始疑惑的多任务消息同步问题

2. 已经试验了共享动态内存指针的方式，验证可行，但是否有内存管理方面的风险？？请指教下。。

封装代码大致如下：

// 发送同步消息，请求数据
sync_send(..., ackbuf)
{
    // 申请动态内存，用于获取Ack数据
    pTemp = malloc();
   
    // 发送队列消息
    xQueueSend(QHandle, &pTemp, Tick);

    // 阻塞
    xTaskNotifyWait();

    // 拷贝Ack数据并释放动态内存
    copy(ackbuf, pTemp, len);   
    free(pTemp);
}

// 接收同步消息
sync_recv(..., ackbuf)
{
    // 接收队列消息
    xQueueReceive(QHandle, &RecvData, Tick);

    // 填写Ack数据
    pTemp = （AckType *）RecvData;
    pTemp = ......
   
    // 解除Task A阻塞状态
    xTaskNotify()     
}

eric2013

fun0201:1. 这个就不太理解了。。 封装《Queue_A（发送消息） + Queue_B（接收消息）》？？ 还是别的什么。。
这样在多任务的情况下，Task A中Queue_B里的Ack消息是不能确保唯一来自 Task B的，这样就回到了我最开始疑惑的多任务消息同步问题

2. 已经试验了共享动态内存指针的方式，验证 .. (2016-10-25 11:44) 

1. 没问题的，你要明白一点，你的任务TaskA往消息队列里面存入数据后，只有一个任务可以从这个消息队列里面获取此数据，其它任务获取消息队列已经没有这个数据了。你的这个任务再返回数据也好，ask应答也好，都可以再次往新创建的消息队列里面放数据，不知道是来自哪个任务的，就再做一个标识符，跟事件标志组一个道理。

2. 没看
-----------------------------------------

fun0201

eric2013:1. 没问题的，你要明白一点，你的任务TaskA往消息队列里面存入数据后，只有一个任务可以从这个消息队列里面获取此数据，其它任务获取消息队列已经没有这个数据了。你的这个任务再返回数据也好，ask应答也好，都可以再次往新创建的消息队列里面放数据，不知道是来自哪个任务的，就 .. (2016-10-25 12:00) 

其实这段话我还是有疑义，不太理解的...FreeRTOS里面的内容还需要加深了解。

不过，目前已经有实现这个同步消息功能的思路了，十分感谢。

eric2013

fun0201:其实这段话我还是有疑义，不太理解的...FreeRTOS里面的内容还需要加深了解。

不过，目前已经有实现这个同步消息功能的思路了，十分感谢。

....... (2016-10-26 00:25) 

好的，有什么问题了，我们再继续交流。