RTOS高级应用: Keil中的任务管理及任务间通信

# 1. 任务管理基础

1.1 RTOS概念和特点
- 实时操作系统（RTOS）是一种专门用于实时应用程序的操作系统，具有以下特点：
1. 高可靠性和稳定性
2. 高实时性
3. 多任务支持
4. 任务管理和调度
5. 任务间通信机制
1.2 Keil中的任务创建和删除
- 在Keil中，可以使用相关的RTOS库函数来创建和删除任务，例如：

     osThreadDef(task1, Task1, osPriorityNormal, 0, 128);
     osThreadId task1Handle = osThreadCreate(osThread(task1), NULL);

- `osThreadDef`用于定义任务
- `osThreadCreate`用于创建任务
1.3 任务优先级和调度算法
- 任务通常会有不同的优先级，RTOS根据任务的优先级来进行调度，常见的调度算法有：
- 优先级调度
- 时间片轮转调度
- 抢占式调度

本章节介绍了RTOS的基本概念和Keil中任务管理的相关操作，包括任务的创建、删除以及任务优先级和调度算法的基本知识。

# 2. 任务间通信方式

任务间通信是RTOS中非常重要的一环，通过不同的通信方式，不同任务之间可以进行信息的传递和协作。以下是几种常见的任务间通信方式的介绍：

- ### 2.1 队列

队列是一种常见的任务间通信方式，它可以实现数据的先进先出（FIFO）管理。在RTOS中，队列通常用于在任务之间传递数据，实现任务间的数据传输。通过队列，低优先级任务可以向高优先级任务发送数据，避免直接的全局变量访问。

下表列出了队列在Keil中的常用API：

| API函数 | 描述 |
|------------------|--------------------------------------------|
| `osMessageQueueNew` | 创建一个消息队列 |
| `osMessageQueuePut` | 将数据放入消息队列 |
| `osMessageQueueGet` | 从消息队列中获取数据 |
| `osMessageQueueDelete` | 删除消息队列 |

以下是一个使用队列的示例代码：

// 创建一个消息队列，大小为10个元素
osMessageQueueId_t queue = osMessageQueueNew(10, sizeof(int), NULL);

// 任务1发送数据到队列
int data = 100;
osStatus_t status = osMessageQueuePut(queue, &data, 0, osWaitForever);

// 任务2接收数据
int receivedData;
osMessageQueueGet(queue, &receivedData, NULL, osWaitForever);

- ### 2.2 信号量

信号量是RTOS中用于任务间同步和互斥的机制。它可以用来限制对共享资源的访问，防止多个任务同时操作造成竞争条件。通过信号量，任务可以进行同步操作，保证任务执行的顺序和正确性。

下表列出了信号量在Keil中的常用API：

| API函数 | 描述 |
|------------------|----------------------------------------|
| `osSemaphoreNew` | 创建一个信号量 |
| `osSemaphoreAcquire` | 请求获取一个信号量 |
| `osSemaphoreRelease` | 释放一个信号量 |
| `osSemaphoreDelete` | 删除信号量 |

以下是一个使用信号量的示例代码：

// 创建一个信号量，初始值为1
osSemaphoreId_t semaphore = osSemaphoreNew(1, 1, NULL);

// 任务1请求获取信号量
osSemaphoreAcquire(semaphore, osWaitForever);

// 任务2释放信号量
osSemaphoreRelease(semaphore);

通过队列和信号量这两种方式，任务之间可以实现灵活的数据传递和同步操作，提高系统的并发性能和稳定性。接下来，我们将介绍更多关于任务同步与互斥的内容。

# 3. 任务同步与互斥

- ### 3.1 互斥锁
在RTOS中，互斥锁是一种用于实现任务同步和互斥的重要机制。当一个任务获取了互斥锁时，其他任务无法获取该锁直到释放。这样可以有效防止多个任务同时访问共享资源导致的数据错误。

- ### 3.2 信号量的应用
信号量是一种用于任务同步的机制，常用于控制任务对共享资源的访问。通过信号量的控制，可以实现任务的同步执行和资源的合理分配。

- ### 3.3 轮询和中断方式
在RTOS中，任务可以采用轮询方式或中断方式进行任务同步与互斥。轮询方式适用于简单的场景，但会占用较多的CPU时间。中断方式则可以提高系统的响应速度，适用于需要实时响应的场景。

// 互斥锁示例代码
MutexHandle_t mutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (mutex != NUL