【干货】用FreeRTOS搭建Event-Driven应用框架

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今天来分享一下，之前项目中使用FreeRTOS搭建的Event-Driven事件驱动框架。

什么是Event-Driven？

Event-DrivenEvent在计算机编程方法中，是一种广为使用的编程范式。比如Windows中的鼠标、键盘输入，就被Windows操作系统管理成了外部输入事件，由操作系统向不同的应用分发这些输入事件，再由用户应用程序完成相应的动作Action。在GUI编程中，这是一种主要的编程范式。

其基本结构可以用下面这张图来描述：

• 事件生产者：对系统产生各种事件，并发送事件给系统
• 事件分发：将外部输入的事件进行分发管理
• 事件队列：事件分发后，对应的的事件处理者，有可能有多个事件，因此需要按先后次序依次排队处理，所以就有事件队列管理
• 事件消费者：负责处理由事件生产者发送给它的对应事件，产生响应。事件消费者一般有一个循环程序，一直侦听事件队列，如果接收到事件，则调用相应的处理函数。

为什么推崇事件驱动？

常规的做法是程序按照固有的顺序执行，这样的编程方式，灵活性比较差。一旦需求稍有变动，可能就需要比较大的修改。在现代编程方法论中，软件的复杂度越来越大，传统过程方法不能满足复杂软件的需求，可维护性很差。用户与软件的交互体验也很差。

要回答为什么要推崇事件驱动范式，先来看看其特点：

• 多播通信：事件生产者产生的事件可以将事件发送给多个消费者，也就是事件接收端，因此具备很强的灵活性
• 实时传输：事件可以被事件分发者实时的传输给事件接收端。这在嵌入式应用中尤为明显
• 异步通信：事件发布端不需要等待事件处理端处理前一个事件，发的管发，处理的管处理，这也是一种解耦设计的体现。
• 细粒度通信：事件生产者，可以持续发送细粒度事件，而不需要将一系列事件与其业务逻辑关联，不需要聚合处理。

通过上面简要的总结其特征，再来看看为什么这个范式比较好：

• 敏捷性：敏捷性是指应对系统外部需求的快速变化的响应能力。在事件驱动编程范式中，功能域是松散耦合的。这可确保发生在一个组件上的更改不会影响系统中的其他组件。因此，事件驱动编程范式提供的敏捷程度很高。
• 易于部署：在事件驱动编程范式中，组件是松散耦合的。这在嵌入式Linux多应用程序组成的系统比较常见，在单片机中体现不出来。
• 可测试性：事件驱动编程范式中单元测试难度适中，因为它需要特殊的测试客户端和测试工具来生成测试所需的事件。需要考虑其他因素，例如跨功能域的交互顺序。事件的组合和交互的顺序在系统行为中起着关键作用，需要成为测试的关键考虑因素。
• 性能：事件驱动编程范式能够并行执行异步操作。这带来更好性能，而不管消息排队和出队所涉及的时间延迟如何。
• 可扩展性：由于组件的高度解耦特性，事件驱动编程范式提供了高度的可扩展性。
• 易于开发：由于该模式的异步性质，使用该模式的开发难度较低。

用FreeRTOS搭事件驱动框架

FreeRTOS的Queue提供了任务到任务、任务到中断、中断到任务、中断到任务间的通讯机制。关于FreeRTOS队列本身应如何使用的细节，这里不作展开。

假定Task0需要处理这样一些事件，可以定义如下枚举：

代码如下：

typedef enum  {
    TASK0_EVENT_0,
    TASK0_EVENT_1,
    TASK0_EVENT_2
    .....
} Task0EventType;
typedef struct Task0Event_t {
    Task0EventType  type;
    union {
       float para1;
       int  para2;
       bool on;
       struct {
         xxx;
       }xxx;
    } params;    
} Task0Event;
定义一个联合params放在Task0Event内，可以使事件发送附加信息的能力，使用union则可以考虑到不同的事件发送方需要传送的附加信息不一样的需求，比如有的中断需要发送开关量信息，有的甚至可能是一条报文或者很多信息。

将Task0的任务循环写成下面这样的形式：

xQueueHandle  task0_queue;
//假定每10毫秒循环一次
#define TASK0_INTERVAL_MS           10 

void task0_main(void)
{   
   Task0Event event;
   if(xQueueReceive(task0_queue,