在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，性能和資源效率是決定設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）提供了如隊(duì)列、信號(hào)量和事件組機(jī)制，實(shí)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(guò)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(jí)替代方案，F(xiàn)reeRTOS/SAFERTOS中的每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)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(dú)創(chuàng)建的同步對(duì)象（如隊(duì)列或信號(hào)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(jī)制

二進(jìn)制信號(hào)量：傳統(tǒng)方式中，當(dāng)僅有一個(gè)任務(wù)需要使用信息時(shí)，可以使用二進(jìn)制信號(hào)量管理任務(wù)同步。然而，二進(jìn)制信號(hào)量的管理需要一個(gè)隊(duì)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(jiǎn)化了內(nèi)部RTOS進(jìn)程。

事件組：事件組是二進(jìn)制標(biāo)志位的集合，每個(gè)標(biāo)志位都有特定的含義。任務(wù)通知也可以達(dá)到這個(gè)目的。與管理專用的事件組對(duì)象不同，32位任務(wù)通知值可以被視為二進(jìn)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(shì)

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(jìn)制信號(hào)量快45%。對(duì)于時(shí)間敏感的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)顯著的改進(jìn)。

節(jié)省內(nèi)存：任務(wù)通知減少了對(duì)額外的RTOS控制結(jié)構(gòu)（如隊(duì)列或信號(hào)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(shí)質(zhì)性的性能改進(jìn)，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(gè)接收任務(wù)時(shí)，才能使用任務(wù)通知，不適合多個(gè)任務(wù)需要使用相同事件或通知的場(chǎng)景。

非阻塞發(fā)送：與隊(duì)列不同，如果通知已經(jīng)掛起，任務(wù)通知不會(huì)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(gè)通知處理之前不會(huì)發(fā)送新的通知。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

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

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(jí)二進(jìn)制信號(hào)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(gè)位代表一個(gè)不同的標(biāo)志，減少了對(duì)指定事件組對(duì)象的需求。

結(jié)論

對(duì)于希望優(yōu)化其嵌入式系統(tǒng)的性能和資源使用的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，任務(wù)通知是一個(gè)強(qiáng)大的工具。使用任務(wù)通知可以替代只涉及單個(gè)任務(wù)場(chǎng)景的同步機(jī)制，可以顯著改速度和內(nèi)存效率。

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)毫秒和字節(jié)都很重要，無(wú)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(jiǎn)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)，用戶可以基于FreeRTOS免費(fèi)啟動(dòng)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)原型驗(yàn)證，并在正式開(kāi)發(fā)開(kāi)始時(shí)升級(jí)到SAFERTOS。