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μC/OS-Ⅱ源码学习(3)---事件模型

news 来源：原创 2025/7/1 21:33:01

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μC/OS-Ⅱ中的多任务

μC/OS-Ⅱ源码学习(1)---多任务系统的实现

μC/OS-Ⅱ源码学习(2)---多任务系统的实现(下)

本文开始，进入事件源码的学习。

事件模型

在一个多任务系统里，各个任务在系统的统筹下相继执行，由于执行速度极快，就好像在一段时间内同时执行多个任务的代码一样，在更高级复杂的操作系统里，这叫做并发。

如果各个任务相互独立，没有资源的依赖和耦合，就可以凭借优先级的来决定先后执行的顺序，这是一种简单的多任务系统模型。但对于一块单片机来说，片上的资源（内存以及各种外设）是紧缺的，在完成需求的前提，可用的资源余量通常不多，这还只是平均余量，在复杂的应用场景下可能接近满载，此时各个任务就不能随心所欲的使用资源了，而是要按顺序依次排队等候使用（道理就是，即便空载也要保持这种编写习惯）。

这种资源不仅是指硬件外设的使用，还体现在内存资源的使用上，一个简单的例子，当我们已经打开了某个文件时，若此时尝试在修改该文件的名称，会弹窗警示我们”该文件已被打开，请先关闭“。这是出于安全考虑，不希望多个进程同时对一个资源进行修改，而要有顺序地获取控制权。

另一方面，各个任务之间还存在依赖关系，比如一个简单的热水器，包含ADC采样计算和PID逻辑输出两个任务（实际可能一个任务就行，这里仅作说明需要），那么后者一定会依赖前者提供实时数据进行新的运算，否则只能延续之前的输出。

再比如一些任务，需要外设完成工作后产生中断，从而告知任务的运行（不能在中断内大量处理应用逻辑），这也是一种事件。

从上面的各种案例场景分析，就知道需要各种各样的事件来协调大家的运行，才能在多任务环境下有条不紊的先后执行，减少应用出错的概率。在μC/OSⅡ中提供了五种不同的事件(EVENT)供用户使用（我归类为广义事件。另有系统定时器类型，但不归为事件）：

//ucos_ii.h
#define  OS_EVENT_TYPE_UNUSED           0u
#define  OS_EVENT_TYPE_MBOX             1u   //邮箱
#define  OS_EVENT_TYPE_Q                2u   //队列
#define  OS_EVENT_TYPE_SEM              3u   //信号量
#define  OS_EVENT_TYPE_MUTEX            4u   //互斥信号量
#define  OS_EVENT_TYPE_FLAG             5u   //事件标志组
#define  OS_TMR_TYPE                  100u   //定时器

事件有专门的事件控制块记录信息，其中邮箱(MBOX)、队列(Q)、信号量(SEM)、互斥信号量(MUTEX)为狭义事件，其事件控制块类型为OS_EVENT，队列还有额外的控制块OS_Q。事件标志组(FLAG)则是一类特殊的事件，有自己的控制块类型OS_FLAG_GRP。

它们分别装载在下面的全局变量中：

//ucos_ii.h
#if (OS_EVENT_EN) && (OS_MAX_EVENTS > 0u)
OS_EXT  OS_EVENT     *OSEventFreeList;            /* 空白事件控制块链表 */
OS_EXT  OS_EVENT      OSEventTbl[OS_MAX_EVENTS];  /* 事件控制块数组 */
#endif#if (OS_Q_EN > 0u) && (OS_MAX_QS > 0u)
OS_EXT  OS_Q             *OSQFreeList;              /* 空白队列控制块链表 */
OS_EXT  OS_Q              OSQTbl[OS_MAX_QS];        /* 队列控制块数组 */
#endif#if (OS_FLAG_EN > 0u) && (OS_MAX_FLAGS > 0u)
OS_EXT  OS_FLAG_GRP      OSFlagTbl[OS_MAX_FLAGS];   /* 事件标志组数组 */
OS_EXT  OS_FLAG_GRP     *OSFlagFreeList;            /* 空白的事件标志组链表  */
#endif

由OS_EVENT_EN的定义也可以对事件进行分类了：

#define   OS_EVENT_EN   (((OS_Q_EN > 0u) && (OS_MAX_QS > 0u)) || (OS_MBOX_EN > 0u) || (OS_SEM_EN > 0u) || (OS_MUTEX_EN > 0u))

事件控制块类型

从上一节描述可知，μC/OSⅡ共有三种事件控制块，分别是OS_EVENT、OS_Q、OS_FLAG_GRP，其中OS_EVENT是用的最多的，这里先以它为例解读，后续讲到对应事件时再解析其它两种。

//ucos_ii.h
typedef struct os_event {INT8U    OSEventType;      /* 事件类型，有六种（其中一种是UNUSED） */void    *OSEventPtr;       /* OSEventPtr是一个多用途的指针，当作为链表时，可以指向下一个控制块；当作为具体的事件控制块时，指向具体的事件结构，如OS_Q */  INT16U   OSEventCnt;       /* 信号量计数器，其它事件类型不使用该成员 */OS_PRIO  OSEventGrp;       /* 等待信号的任务优先级组 */OS_PRIO  OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];  /* 等待信号的组内优先级 */#if OS_EVENT_NAME_EN > 0uINT8U   *OSEventName;      //事件名称
#endif
} OS_EVENT;

其中，成员OSEventGrp和OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE]和多任务的就绪优先级逻辑类似，都是为了快速定位到最高优先级的就绪任务，为了之后对比和区分，之前多任务的部分我们称为”优先级就绪表“，在这里我们可以为其取名为”事件等待表“。

事件的初始化

在执行OSInit()时，会对事件链表进行初始化，与任务控制块不同的是，事件链表为单相链表，具体函数为OS_InitEventList()：

//os_core.c
static  void  OS_InitEventList (void)
{
#if (OS_EVENT_EN) && (OS_MAX_EVENTS > 0u)
#if (OS_MAX_EVENTS > 1u)INT16U     ix;INT16U     ix_next;OS_EVENT  *pevent1;OS_EVENT  *pevent2;OS_MemClr((INT8U *)&OSEventTbl[0], sizeof(OSEventTbl));  /* 清空事件控制块数组 */for (ix = 0u; ix < (OS_MAX_EVENTS - 1u); ix++) {    /* 将OSEventTbl数组元素组成链表 */ix_next = ix + 1u;pevent1 = &OSEventTbl[ix];pevent2 = &OSEventTbl[ix_next];pevent1->OSEventType    = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;    //初始化事件类型为UNUSEDpevent1->OSEventPtr     = pevent2;
#if OS_EVENT_NAME_EN > 0upevent1->OSEventName    = (INT8U *)(void *)"?";     /* 初始化事件名称"?" */
#endif}pevent1                         = &OSEventTbl[ix];pevent1->OSEventType            = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;pevent1->OSEventPtr             = (OS_EVENT *)0;     //链表尾的下一个指针指向0
#if OS_EVENT_NAME_EN > 0upevent1->OSEventName            = (INT8U *)(void *)"?"; /* Unknown name                            */
#endifOSEventFreeList                 = &OSEventTbl[0];   //将空白链表头指向刚创建的链表
#elseOSEventFreeList                 = &OSEventTbl[0];       /* 只定义一个事件时，则链表也只有一个元素 */OSEventFreeList->OSEventType    = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;OSEventFreeList->OSEventPtr     = (OS_EVENT *)0;
#if OS_EVENT_NAME_EN > 0uOSEventFreeList->OSEventName    = (INT8U *)"?";        /* 初始化事件名称"?" */
#endif
#endif
#endif
}

还有事件标志组的初始化函数OS_FlagInit()，其内容和OS_InitEventList()基本一致，只是操作对象变了：

//os_flag.c
void  OS_FlagInit (void)
{
#if OS_MAX_FLAGS == 1u    /* 只设定一个事件标志组，则只需将OSFlagTbl首元素当作链表头 */OSFlagFreeList                 = (OS_FLAG_GRP *)&OSFlagTbl[0];OSFlagFreeList->OSFlagType     = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;    //事件类型初始化为UNUSEDOSFlagFreeList->OSFlagWaitList = (void *)0;OSFlagFreeList->OSFlagFlags    = (OS_FLAGS)0;
#if OS_FLAG_NAME_EN > 0uOSFlagFreeList->OSFlagName     = (INT8U *)"?";
#endif
#endif#if OS_MAX_FLAGS >= 2uINT16U        ix;INT16U        ix_next;OS_FLAG_GRP  *pgrp1;OS_FLAG_GRP  *pgrp2;OS_MemClr((INT8U *)&OSFlagTbl[0], sizeof(OSFlagTbl));      /* 清空事件标志组控制块 */for (ix = 0u; ix < (OS_MAX_FLAGS - 1u); ix++) {        /* 初始化控制块并组成链表结构 */ix_next = ix + 1u;pgrp1 = &OSFlagTbl[ix];pgrp2 = &OSFlagTbl[ix_next];pgrp1->OSFlagType     = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;    //事件类型初始化为UNUSEDpgrp1->OSFlagWaitList = (void *)pgrp2;
#if OS_FLAG_NAME_EN > 0upgrp1->OSFlagName     = (INT8U *)(void *)"?";     /* 事件标志组名称 */
#endif}pgrp1                 = &OSFlagTbl[ix]; pgrp1->OSFlagType     = OS_EVENT_TYPE_UNUSED;pgrp1->OSFlagWaitList = (void *)0;      //最后一个元素的下一个指针指向0
#if OS_FLAG_NAME_EN > 0upgrp1->OSFlagName     = (INT8U *)(void *)"?";             
#endifOSFlagFreeList        = &OSFlagTbl[0];
#endif

除此之外，还有队列控制块的初始化OS_QInit()：

//os_q.c
void  OS_QInit (void)
{
#if OS_MAX_QS == 1u      /* 只设定一个队列时 */OSQFreeList         = &OSQTbl[0];          OSQFreeList->OSQPtr = (OS_Q *)0;
#endif#if OS_MAX_QS >= 2uINT16U   ix;INT16U   ix_next;OS_Q    *pq1;OS_Q    *pq2;OS_MemClr((INT8U *)&OSQTbl[0], sizeof(OSQTbl));  /* 清空队列控制块 */for (ix = 0u; ix < (OS_MAX_QS - 1u); ix++) {     /* 初始化队列控制块，并组成链表 */ix_next = ix + 1u;pq1 = &OSQTbl[ix];pq2 = &OSQTbl[ix_next];pq1->OSQPtr = pq2;}pq1         = &OSQTbl[ix];pq1->OSQPtr = (OS_Q *)0;OSQFreeList = &OSQTbl[0];
#endif
}

接下来将具体解析各种事件的生命周期函数源码。

快速回顾

事件模型

事件控制块类型

事件的初始化

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