14-任务通知.md 12 KB
tags: [source-summary] type: source source: "尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统 V1.0.3 — 第14章 任务通知" author: "尚硅谷研究院" date: 2026-07-17
created: 2026-07-17
任务通知
用生活理解：任务通知就像同事直接走到你工位前告诉你一件事，不需要通过公司广播（队列）、公告栏（信号量）或旗语系统（事件标志组）。直接、高效，但因为是一对一，没法同时通知所有人。
概念介绍
基本概念
任务通知（Task Notification）是 FreeRTOS V8.2.0 引入的轻量级任务间通信机制。每个 TCB 中内置了一个 32 位通知值和 8 位通知状态，无需创建额外的内核对象。
- 无需中间对象：发送任务直接向目标任务发通知
- 更快：比队列/信号量省去了创建和操作中间对象的时间
- 一对一：每个任务只有一个通知值，不能一对多广播
工作原理
任务通知支持 3 种使用模式：
| 模式 | 发送函数 | 接收函数 | 行为 |
|---|---|---|---|
| 信号量模式 | xTaskNotifyGive() |
ulTaskNotifyTake() |
通知值递增/递减，模拟二值/计数信号量 |
| 消息邮箱模式 | xTaskNotify(handle, value, eSetValueWithOverwrite) |
xTaskNotifyWait() |
直接覆盖通知值，模拟消息邮箱 |
| 事件标志组模式 | xTaskNotify(handle, bits, eSetBits) |
xTaskNotifyWait() |
按位 OR，模拟事件标志组 |
核心API
| 函数 | 参数 | 功能简述 |
|---|---|---|
xTaskNotifyGive() |
xTaskToNotify |
发送通知（信号量模式），通知值 +1 |
ulTaskNotifyTake() |
xClearCountOnExit, xTicksToWait |
接收通知（信号量模式），返回通知值 |
xTaskNotify() |
xTaskToNotify, ulValue, eAction |
发送通知（带值），eAction 控制写/OR/覆写行为 |
xTaskNotifyWait() |
ulBitsToClearOnEntry, ulBitsToClearOnExit, pulNotificationValue, xTicksToWait |
接收通知（带值），可获取通知值和清除指定位 |
xTaskNotifyFromISR() |
同上+ISR 版本 | 中断中发送通知 |
vTaskNotifyGiveFromISR() |
xTaskToNotify, pxHigherPriorityTaskWoken |
中断中发送（信号量模式） |
实验
以下实验代码均提取自配套 Keil 项目的
freertos_demo.c，仅展示核心任务函数。
实验1：任务通知模拟信号量 (P16)
需求：KEY1 → xTaskNotifyGive(task2_handle) 通知 task2，task2 通过 ulTaskNotifyTake() 阻塞等待通知。
代码来源：03_代码/16_任务通知模拟信号量/Core/Src/freertos_demo.c
/* task1：KEY1按下，向task2发送任务通知（信号量模式：通知值+1） */
void task1(void *pvParameters)
{
uint8_t key = 0;
BaseType_t res = 0;
while (1)
{
key = Key_Detect();
if (key == KEY1_PRESS)
{
/* 向task2发送通知，通知值计数+1 */
res = xTaskNotifyGive(task2_handle);
if (res == pdPASS)
{
printf("task1向task2发送任务通知成功!\r\n");
}
}
vTaskDelay(500);
}
}
/* task2：阻塞等待任务通知 */
void task2(void *pvParameters)
{
uint32_t notify_value = 0;
while (1)
{
printf("task2等待...\r\n");
/* pdFALSE = 收到通知后通知值减1（适合计数信号量）
pdTRUE = 收到通知后通知值清零（适合二值信号量） */
notify_value = ulTaskNotifyTake(pdFALSE, portMAX_DELAY);
printf("Task2收到通知值=%d\r\n", notify_value);
vTaskDelay(5000); /* 模拟长时间工作，期间task1的通知累积 */
}
}
实验2：任务通知模拟消息邮箱 (P17)
需求：KEY1/KEY2 → xTaskNotify(task2_handle, key, eSetValueWithOverwrite) 覆写通知值，task2 接收后打印。
代码来源：03_代码/17_任务通知模拟消息队列/Core/Src/freertos_demo.c
/* task1：扫描按键，通过任务通知将键值发送给task2 */
void task1(void *pvParameters)
{
uint8_t key = 0;
BaseType_t res = 0;
while (1)
{
key = Key_Detect();
if (key == KEY1_PRESS || key == KEY2_PRESS)
{
/* 直接覆写task2的通知值（消息邮箱模式） */
res = xTaskNotify(
task2_handle,
key, // 要发送的值（按键编号）
eSetValueWithOverwrite // 无条件覆写通知值
);
if (res == pdPASS)
{
printf("task1向task2发送通知值[%d]成功...\r\n", key);
}
}
vTaskDelay(500);
}
}
/* task2：接收通知值并打印 */
void task2(void *pvParameters)
{
uint32_t notify_value = 0;
BaseType_t res = 0;
while (1)
{
printf("task2等待...\r\n");
/* 入口不清零(0x00000000)，出口全清零(0xffffffff) */
res = xTaskNotifyWait(
0x00000000, // 进入时不清除任何位
0xffffffff, // 退出时清除所有位（通知值归零）
¬ify_value, // 保存接收到的通知值
portMAX_DELAY);
if (res == pdTRUE)
{
printf("Task2收到通知值=%d\r\n", notify_value);
}
}
}
实验3：任务通知模拟事件标志组 (P18)
需求：KEY1 → 通知值 bit0 置 1，KEY2 → 通知值 bit1 置 1，task2 累加检查。
代码来源：03_代码/18_任务通知模拟事件标志组/Core/Src/freertos_demo.c
#define EVENTBIT_0 (1 << 0)
#define EVENTBIT_1 (1 << 1)
/* task1：KEY1 -> 置bit0，KEY2 -> 置bit1 */
void task1(void *pvParameters)
{
uint8_t key = 0;
BaseType_t res = 0;
while (1)
{
key = Key_Detect();
if (key == KEY1_PRESS)
{
/* 使用eSetBits模式，按位OR将bit0置1 */
res = xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_0, eSetBits);
if (res == pdPASS) printf("KEY1按下将bit0置1..\r\n");
}
else if (key == KEY2_PRESS)
{
res = xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_1, eSetBits);
if (res == pdPASS) printf("KEY2按下将bit1置1..\r\n");
}
vTaskDelay(500);
}
}
/* task2：累加收到的位，两个位都收到后打印信号 */
void task2(void *pvParameters)
{
uint32_t notify_value = 0;
uint32_t expect_value = 0; /* 累加累计收到的位 */
BaseType_t res = 0;
while (1)
{
printf("task2等待...\r\n");
res = xTaskNotifyWait(
0x00000000, // 进入时不清除
0xffffffff, // 退出时清除所有位
¬ify_value,
portMAX_DELAY);
if (notify_value & EVENTBIT_0)
{
printf("接收到bit0=1\r\n");
expect_value |= EVENTBIT_0;
}
if (notify_value & EVENTBIT_1)
{
printf("接收到bit1=1\r\n");
expect_value |= EVENTBIT_1;
}
/* 两个位都已收到则输出 */
if (expect_value == (EVENTBIT_0 | EVENTBIT_1))
{
printf("两个事件均已收到 expect_value=%d\r\n", expect_value);
}
vTaskDelay(500);
}
}
关键配置
/* FreeRTOSConfig.h */
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1 /* 使能任务通知（默认已使能） */
#define configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES 1 /* 通知数组大小，v10.4起支持多通知 */
核心函数速查表
| 函数 | 参数 | 返回值 | 功能简述 |
|---|---|---|---|
BaseType_t xTaskNotifyGive(xTaskToNotify) |
目标任务句柄 | pdPASS/pdFAIL | 发送通知（信号量模式，通知值+1） |
uint32_t ulTaskNotifyTake(xClearCountOnExit, xTicksToWait) |
退出时清零?, 超时 | 通知值 | 接收通知（信号量模式，阻塞） |
BaseType_t xTaskNotify(xTaskToNotify, ulValue, eAction) |
目标任务, 值, 动作(覆写/OR/增量等) | pdPASS/pdFAIL | 发送通知（带值） |
BaseType_t xTaskNotifyWait(ulBitsToClearOnEntry, ulBitsToClearOnExit, pulNotificationValue, xTicksToWait) |
入口清除, 出口清除, 值指针, 超时 | pdPASS/pdFAIL | 接收通知（阻塞等待） |
BaseType_t xTaskNotifyFromISR(xTaskToNotify, ulValue, eAction, pxHigherPriorityTaskWoken) |
同 xTaskNotify+唤醒标记 | pdPASS/pdFAIL | ISR中发送通知 |
void vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, pxHigherPriorityTaskWoken) |
目标任务, 唤醒标记 | 无 | ISR中信号量模式发送 |
BaseType_t xTaskNotifyAndQuery(xTaskToNotify, ulValue, eAction, pulPreviousValue) |
同 xTaskNotify+原值 | pdPASS/pdFAIL | 发送并获取原通知值 |
eAction 枚举值：
eNoAction：仅发送通知（不修改值）eSetBits：与现有值按位 OReIncrement：通知值 +1eSetValueWithOverwrite：无条件覆写eSetValueWithoutOverwrite：仅当接收方未读取时覆写（否则返回 pdFAIL）
常见问题与避坑
- 任务通知只能一对一：一个任务只有一个通知值。不能像事件标志组那样多个任务等待同一个事件。
- ISR 不可接收通知：没有
xTaskNotifyWaitFromISR()函数。接收任务通知只能在任务上下文中进行。 - 通知值溢出不提示：
xTaskNotifyGive()使 32 位通知值递增，溢出后归零且无错误提示。 - 信号量模式的 xClearCountOnExit：
pdTRUE：读取后清零（适合二值信号量）pdFALSE：读取后减 1（适合计数信号量），ulTaskNotifyTake()返回减 1 前的值
- 消息邮箱模式的数据丢失：使用
eSetValueWithOverwrite时，如果发送者在接收者读取前多次发送，只有最后一次的值会被保留。 - 性能优势的来源：任务通知不经过队列内核对象，直接在 TCB 中操作，省去了队列的入队/出队开销和等待列表管理。