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2024-9-8 19:25 上傳
作者 | strongerHuang
微信公眾號(hào) | strongerHuang
你肯定會(huì)有這樣的疑惑:裸機(jī)代碼可以用全局變量實(shí)現(xiàn)模塊間通信,那么,RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量?
有深入理解RTOS原理,或閱讀過(guò)RTOS源碼的同學(xué)應(yīng)該知道:RTOS實(shí)現(xiàn)任務(wù)間通信通常是由一系列指針進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)的。
任務(wù)間通信的“有效數(shù)據(jù)”,其實(shí)也是由指針指向一個(gè)“變量”或“數(shù)組”實(shí)現(xiàn)的。
1.信號(hào)量信號(hào)量,本質(zhì)是傳遞一個(gè)“事件”。比如:任務(wù)A完成發(fā)送數(shù)據(jù),通過(guò)信號(hào)量通知任務(wù)B。
OSSemPost(EventSem_SendOK);
我們主要想傳遞“完成發(fā)送數(shù)據(jù)”這個(gè)“事件”,進(jìn)一步分析,其實(shí)就是一個(gè)“標(biāo)志”或“變量”。
2.隊(duì)列隊(duì)列和信號(hào)量原理類似有點(diǎn)類似,只是這里是“變量”。比如:串口接收完成一幀數(shù)據(jù),通過(guò)隊(duì)列發(fā)送給任務(wù)B.
OSQPost(UARTRcvQueue, RcvBuf);
相比信號(hào)量,隊(duì)列傳遞的數(shù)據(jù)量更大,隊(duì)列傳遞的有效數(shù)據(jù)一般是“數(shù)組”。
還有郵箱,與隊(duì)列類似,可以理解為“二維數(shù)組”。
寫到這里,你會(huì)發(fā)現(xiàn),不管信號(hào)量,還是隊(duì)列,底層本質(zhì)也是傳遞“變量”“數(shù)組”。
那么問(wèn)題來(lái)了:RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量?
這個(gè)問(wèn)題比較常見,也看到在我的技術(shù)交流群有討論,所以就簡(jiǎn)單來(lái)分享一下看法。
全局變量有什么問(wèn)題?
RTOS任務(wù)間通信為什么不用全局變量?原因在于使用全局變量存在諸多弊端。
1.搶占問(wèn)題兩個(gè)或多個(gè)任務(wù),都要去“使用”同一個(gè)全局變量,如果不添加任何“互斥”措施,必定會(huì)存在搶占的問(wèn)題。
2.代碼規(guī)范問(wèn)題整個(gè)項(xiàng)目只有少數(shù)幾個(gè)全局變量沒什么問(wèn)題,如果是整個(gè)項(xiàng)目有幾十個(gè),甚至幾百個(gè)全局變量,你覺得這樣的代碼,后面好維護(hù)嗎?
經(jīng)過(guò)多次迭代,代碼只會(huì)越來(lái)越難理解,越來(lái)越難閱讀。
3.耦合性問(wèn)題全局變量會(huì)導(dǎo)致分層不合理與模塊化編程相違背,你的全局變量沒有歸屬,既不是任務(wù)A,也不是模塊A,最終可能“任人宰割”導(dǎo)致“夭折”。
4.安全性問(wèn)題有一句話怎么說(shuō)的呢,全局變量是項(xiàng)目的“罪魁禍?zhǔn)住,?xiàng)目做大之后,一旦有小修改,可能就會(huì)引發(fā)大Bug.
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2024-9-8 19:25 上傳
全局變量還有很多弊端,這里就不一一描述了,總之一點(diǎn):慎用全局變量。
當(dāng)然,以上描述的問(wèn)題(弊端)都是基于項(xiàng)目中存在多個(gè)變量的情況,如果項(xiàng)目只有1、2個(gè)全局變量,這種不在本文討論范圍之內(nèi)。
信號(hào)量、隊(duì)列通信原理
大部分RTOS的信號(hào)量、隊(duì)列都是使用指針、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組等,結(jié)合系統(tǒng)進(jìn)行“封裝”,使任務(wù)間通信更加有效、安全,同時(shí)也遵循“高內(nèi)聚低耦合”的原則。
比如ucos的信號(hào)量post:INT8U OSSemPost (OS_EVENT *pevent){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u /* Allocate storage for CPU status register */ OS_CPU_SR cpu_sr = 0u;#endif
#if OS_ARG_CHK_EN > 0u if (pevent == (OS_EVENT *)0) { /* Validate 'pevent' */ return (OS_ERR_PEVENT_NULL); }#endif if (pevent->OSEventType != OS_EVENT_TYPE_SEM) { /* Validate event block type */ return (OS_ERR_EVENT_TYPE); } OS_ENTER_CRITICAL(); if (pevent->OSEventGrp != 0u) { /* See if any task waiting for semaphore */ /* Ready HPT waiting on event */ (void)OS_EventTaskRdy(pevent, (void *)0, OS_STAT_SEM, OS_STAT_PEND_OK); OS_EXIT_CRITICAL(); OS_Sched(); /* Find HPT ready to run */ return (OS_ERR_NONE); } if (pevent->OSEventCnt 65535u) { /* Make sure semaphore will not overflow */ pevent->OSEventCnt++; /* Increment semaphore count to register event */ OS_EXIT_CRITICAL(); return (OS_ERR_NONE); } OS_EXIT_CRITICAL(); /* Semaphore value has reached its maximum */ return (OS_ERR_SEM_OVF);}
我們需要傳遞的有效信息雖然只有一個(gè)變量,但它會(huì)做“臨界區(qū)”管理,以及預(yù)判一些錯(cuò)誤的情況等。
最后,RTOS源碼也可以算是一個(gè)優(yōu)秀的項(xiàng)目,特別是目前普及率比較高、裝機(jī)量比較多的RTOS,比如μC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX等。
最最后,有時(shí)間的小伙伴可以閱讀一下RTOS源碼,RTOS內(nèi)核我推薦μC/OS,閱讀源碼能讓你掌握一些軟件架構(gòu)的知識(shí),也能讓你明白一些開發(fā)過(guò)程種常見的問(wèn)題。
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