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type: concept title: FreeRTOS 任务间通信（IPC） tags: [freertos, rtos, queue, semaphore, mutex, event-group, task-notification, ipc, concept]

created: 2026-07-12

FreeRTOS 任务间通信（IPC）

消息队列

队列是任务间通信的主要形式，可在任务之间以及中断和任务之间发送消息。

• FIFO 顺序：先发送先接收
• 线程安全：操作原子性
• 阻塞/非阻塞：满/空时可等待或立即返回
• 可变长度项

队列 API

函数	描述
xQueueCreate()	动态创建队列
xQueueSend() / xQueueSendToBack()	尾部写入
xQueueSendToFront()	头部写入
xQueueOverwrite()	覆写（队列长度=1）
xQueueReceive()	头部读取并删除
xQueuePeek()	头部读取不删除

队列集（Queue Set）

管理多个队列和信号量的数据结构。通过单一 API 调用操作一组相关队列。

API 函数	描述
xQueueCreateSet()	创建队列集
xQueueAddToSet()	添加队列到队列集
xQueueSelectFromSet()	获取有消息的队列成员

信号量

类型	用途
二值信号量	互斥访问 / 任务同步（类似长度为 1 的队列）
计数信号量	事件计数 / 资源管理（类似长度 >1 的队列）
互斥信号量	带优先级继承的互斥（解决优先级翻转）

二值信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary(void);
xSemaphoreGive(sem);   // 释放
xSemaphoreTake(sem);   // 获取

计数信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(max, initial);
uxSemaphoreGetCount(sem);

互斥信号量与优先级翻转

优先级翻转：低优先级任务持有资源时被中优先级任务抢占，导致高优先级任务被阻塞等待，违反实时性。

互斥信号量包含优先级继承机制：当高优先级任务等待低优先级任务持有的资源时，系统临时提升低优先级任务的优先级，将影响降至最低。

注意：互斥信号量不能在中断中使用（优先级继承机制需从任务上下文中调用）。

事件标志组

轻量级机制，每个标志位代表特定状态或事件。

API 函数	描述
xEventGroupCreate()	创建事件标志组
xEventGroupSetBits()	设置标志位
xEventGroupClearBits()	清零标志位
xEventGroupWaitBits()	等待标志位（可等待多个位同时置 1）
xEventGroupSync()	设置位并等待

与信号量的区别：事件标志组侧重事件通知（多个位），信号量侧重资源控制（计数器）。

任务通知

每个 RTOS 任务都有一个 32 位通知值，可替代二值信号量或事件标志组，是更轻量的通信方式（无需中间对象）。

任务通知 API

API 函数	描述
xTaskNotify()	发送通知带通知值
xTaskNotifyGive()	发送通知不带通知值
ulTaskNotifyTake()	获取通知（清零或减 1）
xTaskNotifyWait()	获取通知可读取通知值

注意：发送通知有 FromISR 版本，接收通知无 ISR 版本。

任务通知的三种典型用法

1. 模拟二值信号量：xTaskNotifyGive() + ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY)
2. 模拟消息邮箱：xTaskNotify(handle, value, eSetValueWithOverwrite) + xTaskNotifyWait()
3. 模拟事件标志组：xTaskNotify(handle, EVENTBIT, eSetBits) + xTaskNotifyWait()

相关页面

• [[source-freertos|尚硅谷 FreeRTOS 教程 - 资料页]]
• [[freertos-interrupt-time|中断管理与时间管理]]
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