如何改善FreeRTOS运行的速度、RAM大小
扫描二维码
随时随地手机看文章
作者 | strongerHuang
微信公众号 | 嵌入式专栏
之前分享了《 FreeRTOS V10.4.0更新了哪些功能? 》,今天就来详细讲述其中的一个知识点:FreeRTOS的直接任务(消息)通知,这样做的目的就是减少RAM占用空间并加快执行速度。
1
写在前面 几乎所有RTOS操作系统都提供了队列和信号量的功能,对于大部分新手来说,使用队列和信号量是必备技能。
但是,在大多数情况下,他们都是使用“中介对象”进行通信,而并非“直接任务消息”通信。
通过“中介对象”进行通信,每一组队列或信号量都会分配一段内存(消息缓冲区和流缓冲区)。就存在一个问题,如果队列或信号量比较多,势必造成更大的内存开支。
但是,如果通过本文说的“直接消息”通信,会节约很多内存。
2
什么是直接任务通知? 大多数任务间通信方法都通过 中介对象 ,例如队列,信号量或事件组。 发送任务写入通信对象,接收任务从通信对象读取。
比如FreeRTOS的队列通信,首先创建队列之前要定义一个队列:
QueueHandle_t xQueue; xQueue = xQueueCreate(10, sizeof( /* 长度 */ ) ); 而这个队列包含了很多中介对象:
大家可以算一下这个“中介对象”会占用多少RAM空间?
通过一个代码示意图理解中介对象通信:
直接任务通知: 当使用直接任务通知时,顾名思义,发送任务将通知直接发送给接收任务,而无需中介对象。
通过一个代码示意图理解:
从FreeRTOS V10.4.0开始,每个任务都有一系列通知。每个通知都包含一个32位值和一个布尔状态,它们一起仅消耗5个字节的RAM。
就像任务可以阻止二进制信号量等待该信号量变为“可用”一样,任务可以阻止通知以等待该通知的状态变为“待处理”。同样,就像任务可以阻止计数信号量以等待该信号量的计数变为非零一样,任务可以阻止通知以等待该通知的值变为非零。下面的第一个示例演示了这种情况。
通知不仅可以传达事件,还可以通过多种方式传达数据。
3
进一步分析直接任务通知 通过对比 FreeRTOS V10.4.0 和之前版本,你会发现 V10.4.0 多了一些API,比如ulTaskNotifyTake / ulTaskNotifyTakeIndexed:
在官网也有针对这些API的详细介绍和说明,以及应用代码例子:
直接任务通信API说明地址:
https://www.freertos.org/RTOS-task-notification-API.html
4
使用直接任务通知性能优势和使用限制 任务通知的灵活性使它们可以在需要创建单独的队列、 二进制信号量、 数信号量或事件组的情况下使用。
与使用中介对象(例如信号量)来取消阻止任务相比,使用直接通知取消阻止RTOS任务的速度快了45% (来自官方数据) ,并且使用的RAM更少。
当然,有这些性能优势,也肯定一些限制:
-
仅当只有一个任务可以作为事件的接收者时,才可以使用RTOS任务通知。但是,在大多数实际使用情况下都可以满足此条件,例如中断使执行任务处理的任务中断时,该任务将处理该中断接收的数据。
-
仅在使用RTOS任务通知代替队列的情况下:接收任务可以在“阻塞”状态下等待通知(因此不占用任何CPU时间),而发送任务不能在“阻塞”状态下等待消息。如果发送无法立即完成,则发送完成。
5
使用方法 使用方法其实很简单,只要你会使用RTOS的队列、信号量,基本看一眼官方例子就能使用。
我这里也拿官方例子说明一下:
/* main() 创建的两个任务的原型 */static void prvTask1( void *pvParameters );static void prvTask2( void *pvParameters ); /* 处理由main() 创建的任务的句柄 */static TaskHandle_t xTask1 = NULL, xTask2 = NULL; /* 创建两个任务,来回发送通知,然后启动RTOS调度程序 */void main( void ){ xTaskCreate( prvTask1, “Task1”, 200, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xTask1 ); xTaskCreate( prvTask2, “Task2”, 200, NULL, tskIDLE_PRIORITY, &xTask2 ); vTaskStartScheduler();}/*———————————————————–*/ /* prvTask1() 使用API的“索引”版本 */static void prvTask1( void *pvParameters ){ for( ;; ) { /* 发送通知到prvTask2() ,使其脱离“已阻止”状态。*/ xTaskNotifyGiveIndexed( xTask2, 0 ); /* 阻止等待prvTask2() 通知此任务 */ ulTaskNotifyTakeIndexed( 0, pdTRUE, portMAX_DELAY ); }}/*———————————————————–*/ /* prvTask2()使用API的原始版本(不带“索引”) */static void prvTask2( void *pvParameters ){ for( ;; ) { /* 等待prvTask1()通知此任务 */ ulTaskNotifyTake( pdTRUE, portMAX_DELAY ); /* 向prvTask1()发送通知,使它退出“已阻止”状态 */ xTaskNotifyGive( xTask1 ); }}
本文就介绍到这里,更多内容请参看官方文档:
免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!