再读 ucosII源码（邵贝贝）：任务之间的通讯与同步

µC/OS-II中，保护任务之间的共享数据和提供任务之间的通讯的5种方法：

• 利用宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()来关闭中断和打开中断。当两个任务或者一个任务和一个中断服务子程序共享某些数据时，可以采用这种方法
• 利用函数OSSchedLock()和OSSchekUnlock()对µC/OS-II中的任务调度函数上锁和开锁。用这种方法也可以实现数据的共享(中断无影响的数据，可以使用这种途径实现共享)
• 信号量
• 邮箱
• 消息队列

前两种，已经在前边章节描述。
再读 ucosII源码（邵贝贝）：内核结构-临界段(Critical Sections)
再读 ucosII源码（邵贝贝）：内核结构-给调度器上锁和开锁(Locking and UnLocking the Scheduler)

本章将介绍另外三种用于数据共享和任务通讯的方法：信号量、邮箱和消息队列。
图F6.1介绍了任务和中断服务子程序之间是如何进行通讯的。

一个任务或者中断服务子程序可以通过事件控制块ECB（Event Control Blocks）来向另外的任务发信号（信号量、邮箱或者消息队列等）[F6.1A(1)]。
这里，所有的信号(信号量、邮箱或者消息队列等)都被看成是事件（Event）。
这也说明为什么上面把用于通讯的数据结构叫做事件控制块。
一个任务还可以等待另一个任务或中断服务子程序给它发送信号[F6.1A(2)]。
这里要注意的是，只有任务可以等待事件发生，中断服务子程序是不能这样做的。
对于处于等待状态的任务，还可以给它指定一个最长等待时间，以此来防止因为等待的事件没有发生而无限期地等下去。
多个任务可以同时等待同一个事件的发生[F6.1B]。在这种情况下，当该事件发生后，所有等待该事件的任务中，优先级最高的任务得到了该事件并进入就绪状态，准备执行。
上面讲到的事件，可以是信号量、邮箱或者消息队列等。
当事件控制块是一个信号量时，任务可以等待它，也可以给它发送消息。

事件控制块ECB

µC/OS-II通过uCOS_II.H 中定义的OS_EVENT数据结构来维护一个事件控制块的所有信息[程序清单L6.1]，也就是本章开篇讲到的事件控制块ECB。
概述来讲，ECB至少包含如下成员：
事件类型包括：信号量(信号量的计数器)+消息邮箱(消息的指针)+消息队列(详细队列的指针数组)；
事件类型标记：指示当前的事件类型
事件对应于不同的任务(等待该事件类型任务的任务链表)；

其实，由于事件等待任务链表的存在，就要涉及到插入、添加、查找任务的操作，可以类比 系统中 就绪表的设计。

typedef struct {
    void   *OSEventPtr;                /* 指向消息或者消息队列的指针 */
    INT8U   OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE]; /* 等待任务列表      */
    INT16U  OSEventCnt;               /* 计数器(当事件是信号量时) */
    INT8U   OSEventType;                   /* 时间类型  */
    INT8U   OSEventGrp;               /* 等待任务所在的组  */
} OS_EVENT;

.OSEventPtr指针：

只有在所定义的事件是邮箱或者消息队列时才使用。当所定义的事件是邮箱时，它指向一个消息，而当所定义的事件是消息队列时，它指向一个数据结构，详见6.06节消息邮箱和6.07节消息队列。

.OSEventTbl[] 和 .OSEventGrp：

.OSEventTbl[] 和 .OSEventGrp 很像前面讲到的OSRdyTbl[]和OSRdyGrp，只不过前两者包含的是等待某事件的任务，而后两者包含的是系统中处于就绪状态的任务。（见3.04节 就绪表）

.OSEventCnt

当事件是一个信号量时，.OSEventCnt是用于信号量的计数器，（见6.05节信号量）。

.OSEventType

定义了事件的具体类型。它可以是信号量（OS_EVENT_SEM）、邮箱（OS_EVENT_TYPE_MBOX）或消息队列（OS_EVENT_TYPE_Q）中的一种。用户要根据该域的具体值来调用相应的系统函数，以保证对其进行的操作的正确性。

每个等待事件发生的任务都被加入到该事件事件控制块中的等待任务列表中，该列表包括.OSEventGrp和.OSEventTbl[]两个域。
在这里，所有的任务的优先级被分成8组（每组8个优先级），分别对应.OSEventGrp中的8位。当某组中有任务处于等待该事件的状态时，.OSEventGrp中对应的位就被置位。相应地，该任务在.OSEventTbl[]中的对应位也被置位。.OSEventTbl[]数组的大小由系统中任务的最低优先级决定，这个值由uCOS_II.H中的OS_LOWEST_PRIO常数定义。这样，在任务优先级比较少的情况下，减少µC/OS-II对系统RAM的占用量。
参考：再读 ucosII源码（邵贝贝）：内核结构-就绪表（Ready List）
其中对就绪表做了详细的说明解释。原理在我们处理等待事件链表中同样适用，不做多余的说明。

等待任务列操作：

添加、删除、

将一个任务放到事件的等待任务列表中：

    pevent->OSEventGrp            |= OSMapTbl[prio >> 3];
    pevent->OSEventTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];

其中，prio是任务的优先级，pevent是指向事件控制块的指针。
插入一个任务到等待任务列表中所花的时间是相同的，和表中现有多少个任务无关。

从等待任务列表中删除一个任务

if ((pevent->OSEventTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07]) == 0) {
    pevent->OSEventGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3];
}

在等待任务列表中查找最高优先级的任务

    y    = OSUnMapTbl[pevent->OSEventGrp];
    x    = OSUnMapTbl[pevent->OSEventTbl[y]];
    prio = (y << 3) + x;

在µC/OS-II中，事件控制块的总数由用户所需要的信号量、邮箱和消息队列的总数决定。该值由OS_CFG.H 中的#define OS_MAX_EVENTS定义。
在调用OSInit()时，所有事件控制块被链接成一个单向链表——空闲事件控制块链表。
每当建立一个信号量、邮箱或者消息队列时，就从该链表中取出一个空闲事件控制块，并对它进行初始化。
因为信号量、邮箱和消息队列一旦建立就不能删除，所以事件控制块也不能放回到空闲事件控制块链表中。这点与任务控制块TCB不同，TCB可以删除==放入OSTCBFreeList中。

事件控制块通用操作封装：

对于事件控制块进行的一些通用操作包括：

• 初始化一个事件控制块
• 使一个任务进入就绪态
• 使一个任务进入等待该事件的状态
• 因为等待超时而使一个任务进入就绪态

为了避免代码重复和减短程代码长度，µC/OS-II将上面的操作用4个系统函数实现，它们是：OS_EventWaitListInit()，OSEventTaskRdy()，OSEventWait()和OSEventTO()。

初始化一个事件控制块，OSEventWaitListInit()

程序清单 L6.5是函数OSEventWaitListInit()的源代码。当建立一个信号量、邮箱或者消息队列时，相应的建立函数OSSemInit()，OSMboxCreate()，或者OSQCreate()通过调用OSEventWaitListInit()对事件控制块中的等待任务列表进行初始化。该函数初始化一个空的等待任务列表，其中没有任何任务。该函数的调用参数只有一个，就是指向需要初始化的事件控制块的指针pevent。
程序清单 L6.5 初始化ECB块的等待任务列表

void OSEventWaitListInit (OS_EVENT *pevent)
{
    INT8U i;


    pevent->OSEventGrp = 0x00;
    for (i = 0; i < OS_EVENT_TBL_SIZE; i++) {
        pevent->OSEventTbl[i] = 0x00;
    }
}

使一个任务进入就绪态，OSEventTaskRdy()

程序清单 L6.6 使一个任务进入就绪状态

void OSEventTaskRdy (OS_EVENT *pevent, void *msg, INT8U msk)
{
    OS_TCB *ptcb;
    INT8U   x;
    INT8U   y;
    INT8U   bitx;
    INT8U   bity;
    INT8U   prio;


    y    = OSUnMapTbl[pevent->OSEventGrp];                           (1)
    bity = OSMapTbl[y];                                             (2)
    x    = OSUnMapTbl[pevent->OSEventTbl[y]];                         (3)
    bitx = OSMapTbl[x];                                             (4)
    prio = (INT8U)((y << 3) + x);                                     (5)
    if ((pevent->OSEventTbl[y] &= ~bitx) == 0) {                     (6)
        pevent->OSEventGrp &= ~bity;
    }
    ptcb                 =  OSTCBPrioTbl[prio];                     (7)
    ptcb->OSTCBDly       =  0;                                       (8)
    ptcb->OSTCBEventPtr  = (OS_EVENT *)0;                             (9)
#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN
    ptcb->OSTCBMsg       = msg;                                    (10)
#else
    msg                  = msg;
#endif
    ptcb->OSTCBStat     &= ~msk;                                     (11)
    if (ptcb->OSTCBStat == OS_STAT_RDY) {                            (12)
        OSRdyGrp        |=  bity;                                    (13)
        OSRdyTbl[y]     |=  bitx;
    }
}

程序清单 L6.6是函数OSEventTaskRdy()的源代码。当发生了某个事件，该事件等待任务列表中的最高优先级任务（Highest Priority Task – HPT）要置于就绪态时，该事件对应的OSSemPost()，OSMboxPost()，OSQPost()，和OSQPostFront()函数调用OSEventTaskRdy()实现该操作。
换句话说，该函数从等待任务队列中删除HPT任务（Highest Priority Task），并把该任务置于就绪态。图 F6.4给出了OSEventTaskRdy()函数最开始的4个动作。
该函数首先计算HPT任务在.OSEventTbl[]中的字节索引[L6.6/F6.4(1)]，其结果是一个从0到OS_LOWEST_PRIO/8+1之间的数，并利用该索引得到该优先级任务在.OSEventGrp中的位屏蔽码[L6.6/F6.4(2)]（从表T6.1可以得到该值）。然后，OSEventTaskRdy()函数判断HPT任务在.OSEventTbl[]中相应位的位置[L6.6/F6.4(3)]，其结果是一个从0到OS_LOWEST_PRIO/8+1之间的数，以及相应的位屏蔽码[L6.6/F6.4(4)]。根据以上结果，OSEventTaskRdy()函数计算出HPT任务的优先级[L6.6(5)]，然后就可以从等待任务列表中删除该任务了[L6.6(6)]。
任务的任务控制块中包含有需要改变的信息。
知道了HPT任务的优先级，就可以得到指向该任务的任务控制块的指针[L6.6(7)]。因为最高优先级任务运行条件已经得到满足，必须停止OSTimeTick()函数对.OSTCBDly域的递减操作，所以OSEventTaskRdy()直接将该域清澈0[L6.6(8)]。因为该任务不再等待该事件的发生，所以OSEventTaskRdy()函数将其任务控制块中指向事件控制块的指针指向NULL[L6.6(9)]。
如果OSEventTaskRdy()是由OSMboxPost()或者OSQPost()调用的，该函数还要将相应的消息传递给HPT，放在它的任务控制块中[L6.6(10)]。
另外，当OSEventTaskRdy()被调用时，位屏蔽码msk作为参数传递给它。该参数是用于对任务控制块中的位清零的位屏蔽码，和所发生事件的类型相对应[L6.6(11)]。最后，根据.OSTCBStat判断该任务是否已处于就绪状态[L6.6(12)]。如果是, 则将HPT插入到µC/OS-II的就绪任务列表中[L6.6(13)]。注意，HPT任务得到该事件后不一定进入就绪状态，也许该任务已经由于其它原因挂起了。[见4.07节，挂起一个任务，OSTaskSuspend()，和4.08节，恢复一个任务，OSTaskResume()]。
另外，.OSEventTaskRdy()函数要在中断禁止的情况下调用。

使一个任务进入等待某事件发生状态, OSEventTaskWait()

程序清单 L6.7是OSEventTaskWait()函数的源代码。当某个任务要等待一个事件的发生时，相应事件的OSSemPend()，OSMboxPend()或者OSQPend()函数会调用该函数将当前任务从就绪任务表中删除，并放到相应事件的事件控制块的等待任务表中。
程序清单 L6.7 使一个任务进入等待状态

void OSEventTaskWait (OS_EVENT *pevent)
{
    OSTCBCur->OSTCBEventPtr = pevent;                                      (1)
    if ((OSRdyTbl[OSTCBCur->OSTCBY] &= ~OSTCBCur->OSTCBBitX) == 0) {       (2)
        OSRdyGrp &= ~OSTCBCur->OSTCBBitY;
    }
    pevent->OSEventTbl[OSTCBCur->OSTCBY] |= OSTCBCur->OSTCBBitX;            (3)
    pevent->OSEventGrp                   |= OSTCBCur->OSTCBBitY;
}

由于等待超时而将任务置为就绪态, OSEventTO()

程序清单 L6.8是OSEventTO()函数的源代码。当在预先指定的时间内任务等待的事件没有发生时，OSTimeTick()函数会因为等待超时而将任务的状态置为就绪。在这种情况下，事件的OSSemPend()，OSMboxPend()或者OSQPend()函数会调用OSEventTO()来完成这项工作。该函数负责从事件控制块中的等待任务列表里将任务删除[L6.8(1)]，并把它置成就绪状态[L6.8(2)]。最后，从任务控制块中将指向事件控制块的指针删除[L6.8(3)]。用户应当注意，调用OSEventTO()也应当先关中断。
程序清单 L6.8 因为等待超时将任务置为就绪状态：

void  OSEventTO (OS_EVENT *pevent)
{
    if ((pevent->OSEventTbl[OSTCBCur->OSTCBY] &= ~OSTCBCur->OSTCBBitX) == 0) {  (1)
        pevent->OSEventGrp &= ~OSTCBCur->OSTCBBitY;
    }
    OSTCBCur->OSTCBStat     = OS_STAT_RDY;  (2)
    OSTCBCur->OSTCBEventPtr = (OS_EVENT *)0;    (3)
}

信号量

参见：再读 ucosII源码（邵贝贝）：任务之间的通讯与同步–信号量

邮箱

参见：再读 ucosII源码（邵贝贝）：任务之间的通讯与同步–邮箱

消息队列

参见：再读 ucosII源码（邵贝贝）：任务之间的通讯与同步–消息队列