【RTOS训练营】作业讲解、队列和环形缓冲区、队列——传输数据、队列——同步任务和晚课提问
【RTOS训练营】作业讲解、队列和环形缓冲区、队列——传输数据、队列——同步任务和晚课提问
一：作业讲解
上一节课留了一个课后作业：
为什么IDLE任务的波形有大有小？
task2运行了1个tick，轮到idle任务。
idletask->hook->flagIdleTaskrun=1, 礼让，轮到task1运行，
task1从printf中间继续运行，打印完下一个字符后，才设置flagIdleTaskrun=0，
可以看到，flagIdleTaskrun等于1的时间：在idle任务里，也在task1里，
所以这个变量用来表示任务的运行时间：并不准确。
改成这样就没问题：
现在可以看到了，空闲任务运行的时间非常非常短：
二：队列和环形缓冲区
队列没什么复杂的，本质就是一个环形缓冲区，再加上任务的休眠和唤醒。
对于环形缓冲区，它有如下要点：
- 有读写位置
- 写到buff的尾部之后，要绕到头部
- 读到buff的尾部之后，要绕到头部
这里再复习下环形缓冲区。
我们假设有一个数组，一开始里面没有数据，r = w = 0。
我要往里面写数据的时候，怎么写？
buf[w] = val;
w = (w+1);
if (w == 4)
w = 0;刚写的位置等于4的时候,就把它复位为0。
那怎么读数据呢？
val = buf[r];
r = r + 1;
if (r == 4)
r = 0;我们先不管空或者满,读写数据就是那么简单。
以面向对象的思想,我们就会抽象出一个结构体:
struct queue {
char buf[4];
int r;
int w;
};队列也是这么做的，我们来看看队列结构体长什么样:
图里面“环形缓冲区”那几个文字一个指向的是“写位置”，另一个指向的是“读位置”。
以前我们使用下标来表示读写的位置：
struct queue {
char buf[4];
int r;
int w;
};现在别人直接使用指针：
int8_t * pcWriteTo; // 写位置
int8_t * pcReadFrom; // 读位置这两个指针指向缓冲区在某些位置，这个缓冲区什么时候创建？
这个函数就会去分配一块内存，内存的长度就是： 1*sizeof(int)
我们这个例子里面，在这个队列里他只分配了一个元素的空间，你当然可以让他分配多个元素。
在以前讲环形缓冲区的时候，有同学问过一个问题：能不能够创建一个通用的环形缓冲区？可以用来传递任意大小的数据。
可以，队列就是：你可以指定这个环形缓冲区里每一个元素多大，有多少个元素。
可以看到，它创建一个队列的时候，会去创建一个结构体Queue_t，还会去分配保存数据的空间:
三：队列——传输数据
我们可以通过队列传递数据、同步任务，实现互斥操作。
怎么传递数据？
一个任务写对队列，另外一个任务读队列。
有同学对头和尾很容易混淆，在上面那个队列里我写了两个数据，红色斜线表示有数据。
第1个数据放在头部那里，第2个数据在尾部旁边。
要读数据的时候，先读第1个数据，就是从头部读。
假设读到了一个数据，头、尾就是这样的：
这时候如果我再写一个数据，头和尾就是这样的：
对于队列操作，我们一般来说是往尾部上写数据，
但是你也可以说：我这个数据比较着急处理，我可以写到头部去。
但读数据的时候，永远是从头部读。
四：队列——同步任务
我们可以通过队列来传递数据，那么怎么通过队列来同步任务呢？
我们以前写了一个项目：
业务系统在等待按键或者网络数据，我们可以把业务子系统写成一个任务。
读取按键，我我们也可以单独写成一个任务，
读取网络数据，也可以单独写成一个任务。
业务系统：他可以去读队列，没有数据的时候他就休眠。
谁把他唤醒？谁构造了数据、谁写了队列，就有这个任务去唤醒。
对于这几条语句，大家慢慢细品，我会提出很多问题：
task2读队列，因为没有数据正在休眠， task1写队列， task2优先级比task1高 task2会立刻被唤醒、立刻执行
任务2在等待数据，任务1写数据后，他怎么知道要去唤醒任务2？他怎么知道任务2在等待数据？
看看队列的结构体，里面有2个链表：
一个是用来管理那些等待空闲以便写入数据的任务，
另一个用来管理那些等待数据以便读出数据的任务。
task2读队列，因为没有数据而休眠，并且会把自己放在队列的这个链表上：xTasksWaitingToReceive。
task1写队列，会去队列的这个链表：xTasksWaitingToReceive，挑出一个任务把它唤醒。
任务的切换，就是把任务放在不同的链表，再来分析task2读队列时：
1.因为没有数据而休眠 ==> 从ready list放到delay list
放入delay list是因为，可能它并不想死等，还给自己规定了超时时间，
时间到了，tick中断要从delay list把它唤醒。
2.并且会把自己放在队列的这个链表上xTasksWaitingToReceive
即一个任务，想去读队列，但是队列里没有数据，就休眠：会把自己放入两个链表。
我们再来看看任务1，任务2读不到数据就休息了，任务1写数据后发生了什么事？
task1写队列，会去队列的这个链表：xTasksWaitingToReceive，挑出一个任务把它唤醒?
在等待数据的链表xTasksWaitingToReceive，有很多个任务，有的优先级高，有的等待时间长。
谁优先级高唤醒谁，
如果优先级都相同，谁等待时间长，就唤醒谁。
以贴砖工人和拉砖司机作比喻，对比如下：
刚举的例子是：任务二想去读数据，没有数据就休眠。
反过来也是一样的： 任务1想去写队列，队列已经满了，他也可以休眠等待。
等待什么？等待别的任务去读队列，空出一个空间。
有学员反馈有点晕，通过直播来给大家演示一下。
直播回放：本晚课笔记所在目录后面
直播总结图：
五. 晚课学员提问
1. 问： 写队列，如果这个任务的优先级最高，会立即唤醒吗？
答： 假设task2读队列，因为没有数据正在休眠，
task1写队列，
task2优先级比task1高，
task2会立刻被唤醒、立刻执行。
一定要记住，实时操作系统，事关生死，高优先级的任务一旦就绪会立刻抢占低优先级的任务。
2. 问： 假设我在中断中写队列，读队列的任务在等待。那是立刻抢占还是等中断退出再抢占？
答： 中断退出之后，最高优先级的任务才可以执行。
任务不能够抢占中断，任务只有在中断处理完才可以执行。
3. 问： 如果任务因为等待队列被挂在xTasksWaitingToReceive和 delay_list 时去删除这个任务，到时候xTasksWaitingToReceive怎么释放呢？
答： 删除任务之前 ，会把自己从xTasksWaitingToReceive这个链表删除掉。
4. 问： 一个任务想去读队列，但是队列里没有数据，就休眠，这个休眠的时间可以选择吗？
答： 可以选择。
0：没有数据我就返回一个错误，即刻返回。
portMAX_DELAY：没有数据我就永远等待，能够返回一定是已经得到的数据。
其他值：没有数据我就等待一会，如果一直没有数据的话，时间到了我就返回。
所以你要去判断返回值，成功就表示得到了数据，失败就表示没有数据。
5. 问： 唤醒等待数据的链表xTasksWaitingToReceive中的任务，要遍历一遍链表才能找到吗，还是放的时候就是按顺序的？
答： 放入链表的时候就要排序，优先级高的放在最前面、后面来等待的就放到后面去。
6. 问： 如果有多个任务想要这个数据，那么是只有一个任务才能拿到数据？
答： 是的，只有一个任务能拿到数据，也只有一个任务被唤醒。
7. 问： 老师，触发调度是通过tick中断还是唤醒后立马调度一次,这个中断是什么中断啊？
答： RTOS有些高优先级任务事关生死，高优先级的任务怎么可能等到下一个tick到来才去执行，因此FreeRTOS使用另一个中断来执行调度。
怎么触发调度、怎么调度，先不用管，
只要知道：task1唤醒了某个任务，如果那个任务的优先级更高，肯定会立刻发生调度，否则就不叫做实时操作系统了。
8. 问： 老师假如唤醒的是同等优先级的任务，是不是就是等待tick去触发调度了？
答： 是的。当前任务正在运行，你刚刚被唤醒，大家优先级都一样，不能抢占当前同优先级任务的时间。