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**1、freeRTOS中的消息郵箱 **

freeRTOS實現(xiàn)的消息郵箱是基于任務通知方式而實現(xiàn)的。

采用這種方式有什么優(yōu)勢呢？

從官方給出的測試報告中有說明到，喚醒由于信號量和事件標志組而處于阻塞態(tài)的任務，消息郵箱的速度會提升大約 45%，而且這種方式需要的 RAM 空間更小。

freeRTOS中的消息郵箱使用是比較靈活的，它可以實現(xiàn)二值信號量、計數(shù)信號量、事件標志組、消息隊列等通知方式。

但用這種方式實現(xiàn)信號量和事件標志組也有它的局限性，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

1）任務通知方式僅可以用在只有一個任務等待信號量，消息郵箱或者事件標志組的情況。

2）如果使用任務通知方式實現(xiàn)消息郵箱替代消息隊列時，發(fā)送消息的任務是不支持超時等待的。在消息隊列中，當數(shù)據(jù)已經(jīng)滿時，是可以等待消息隊列有空間才存新的數(shù)據(jù)的，但是任務通知方式實現(xiàn)的消息郵箱就不支持超時等待。

2、有關freeRTOS中的任務控制塊

freeRTOS中的每一個任務都有一個任務控制塊，而任務控制塊本質就是一個結構體變量，用于記錄任務的相關的消息。

而在結構體變量中有一個32位的變量成員ulNotifiedValue是可以專門用于任務通知的。這個變量可以實現(xiàn)計數(shù)信號量，二值信號量，事件標志組和消息郵箱（消息郵箱就是消息隊列長度為 1 的情況）。

ulNotifiedValue 實現(xiàn)的：

1）設置接收任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 可以實現(xiàn)消息郵箱。

2）如果接收任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 還沒有被其接收到，也可以用新數(shù)據(jù)覆蓋原有數(shù)據(jù) ，這就是 覆蓋方式的消息郵箱 。

3）設置接收任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 的 bit0-bit31 數(shù)值可以實現(xiàn)事件標志組。

4）設置接收任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 數(shù)值進行加一或者減一操作可以實現(xiàn)計數(shù)信號量和二值信號量。

3、freeRTOS中消息郵箱的管理API函數(shù)

消息郵箱實現(xiàn)的相關API函數(shù)：

3.1、消息郵箱的創(chuàng)建

freeRTOS中的消息郵箱是用于任務之間的一種通知方式，它的使用是不需要像信號量這樣要專門創(chuàng)建的。是直接發(fā)送通知的。

3.2、消息郵箱的發(fā)送

1）在任務函數(shù)中發(fā)送

函數(shù)原型：

BaseType_t xTaskNotify( TaskHandle_t xTaskToNotify, /* 任務句柄 */
                     uint32_t ulValue,           /* 更新任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue */
                       eNotifyAction eAction );    /* 任務通知模式設置 */

函數(shù)描述：

第 1 個參數(shù)是任務句柄。

第 2 個參數(shù)是用來更新任務控制塊中的 32 位變量 ulNotifiedValue。

第 3 個參數(shù)是任務通知模式設置，支持以下 5 個參數(shù)：

返回值，根據(jù)上面第3個參數(shù)的說明，將其設置為：

eSetValueWithoutOverwrite ，有可能返回 pdFALSE，其余所有情況都返回值 pdPASS。

使用這個函數(shù)要注意以下問題：

1）任務創(chuàng)建后，任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 初始計數(shù)值是 0。

2）默認配置此函數(shù)可以使用的的宏定義已經(jīng)在 FreeRTOS.h 文件中使能：

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS  1

當然，如果不需要使用任務通知功能相關的函數(shù)，可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中配置此宏定義為 0 來禁止，這樣創(chuàng)建的每個任務可以節(jié)省 8 個字節(jié)的需求。

3）此函數(shù)是用于任務代碼中調用的，故不可以在中斷服務程序中調用此函數(shù)，中斷服務程序中使用的是 xTaskNotifyFromISR。

4）根據(jù) FreeRTOS 的建議，實現(xiàn)二值信號量和計數(shù)信號量時使用函數(shù) xTaskNotifyGive()替代此函數(shù) xTaskNotify()。

2）在中斷中發(fā)送

函數(shù)原型：

BaseType_t xTaskNotifyFromISR( TaskHandle_t xTaskToNotify, /* 任務句柄 */
                    uint32_t ulValue,       /* 更新任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue */
                        eNotifyAction eAction,     /* 任務通知模式設置 */
                    BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ); /* 高優(yōu)先級任務是否被喚醒的狀態(tài)保存 */

函數(shù)描述：

函數(shù) xTaskNotifyFromISR 通過設置任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 可以在中斷服務程序中實現(xiàn)任務事件標志組，任務計數(shù)信號量，任務消息郵箱和任務二值信號量四種方式的消息通知。

第 1 個參數(shù)是任務句柄。

第 2 個參數(shù)是用來更新任務控制塊中的 32 位變量 ulNotifiedValue。

第 3 個參數(shù)是任務通知模式設置，支持以下 5 個參數(shù)：

第4個參數(shù)用于保存是否有高優(yōu)先級任務準備就緒。如果函數(shù)執(zhí)行完畢后，此參數(shù)的數(shù)值是 pdTRUE ，說明有高優(yōu)先級任務要執(zhí)行，否則沒有。

返回值，根據(jù)上面第 3 個參數(shù)的說明，將其設置為：

eSetValueWithoutOverwrite ，有可能返回 pdFALSE ，其余所有情況都返回值 pdPASS 。

使用這個函數(shù)要注意以下問題：

任務創(chuàng)建后，任務控制塊中的變量** ulNotifiedValue **初始計數(shù)值是 0。
默認配置此函數(shù)可以使用的的宏定義已經(jīng)在 FreeRTOS.h 文件中使能：

#define  configUSE_TASK_NOTIFICATIONS   1

當然，如果用戶不需要使用任務通知功能相關的函數(shù)，可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中配置此宏定義為 0 來禁止，這樣創(chuàng)建的每個任務可以節(jié)省 8 個字節(jié)的需求。

3）此函數(shù)是用于中斷服務程序中調用的，故不可以在任務代碼中調用此函數(shù)，任務代碼中使用的是 xTaskNotify。

4）FreeRTOS 的建議，實現(xiàn)二值信號量和計數(shù)信號量時使用函數(shù) vTaskNotifyGiveFromISR ()替代此函數(shù) xTaskNotifyFromISR ()。

3.3、等待消息郵箱

（1）等待消息郵箱

函數(shù)原型：

BaseType_t xTaskNotifyWait(
          /* 設置函數(shù)執(zhí)行前清零任務控制塊中變量 ulNotifiedValue 那些位 */
            uint32_t ulBitsToClearOnEntry,
          /*設置函數(shù)退出前清零任務控制塊中變量 ulNotifiedValue 那些位 */
            uint32_t ulBitsToClearOnExit,
          /* 保存任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 到指針變量 pulNotifiedValue 所指向的存儲單元 */
            uint32_t *pulNotificationValue,
          /* 等待消息通知的最大等待時間 */
            TickType_t xTicksToWait
              );

函數(shù)描述：

函數(shù) xTaskNotifyWait 可以在任務代碼中實現(xiàn)任務事件標志組，任務計數(shù)信號量，任務消息郵箱和任務二值信號量四種方式的消息獲取。

第 1 個參數(shù) ulBitsToClearOnEntry 用于函數(shù)執(zhí)行之前，將任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 進行如下操作：

ulNotifiedValue &= ~ulBitsToClearOnEntry

簡單的說就是參數(shù) ulBitsToClearOnEntry 哪個位是 1，那么變量 ulNotifiedValue 的那個位就會被清零。比如 ulBitsToClearOnEntry = 0x01 表示將變量 ulNotifiedValue 的 bit0 清零，又比如 ulBitsToClearOnEntry = 0xffffffff 表示將變量 ulNotifiedValue 的所有位清零。

第 2 個參數(shù) ulBitsToClearOnExit 用于函數(shù)退出前，將任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 進行如下操作：

ulNotifiedValue &= ~ ulBitsToClearOnExit

簡單的說就是參數(shù) ulBitsToClearOnExit 哪個位是 1，那么變量 ulNotifiedValue 的那個位就會被清零。比如 ulBitsToClearOnExit= 0x01 表示將變量 ulNotifiedValue 的 bit0 清零，又比如 ulBitsToClearOnExit= 0xffffffff 表示將變量 ulNotifiedValue 的所有位清零。

第 3 個參數(shù)用于將任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 保存到此參數(shù)指針所指向的存儲單元。如果此參數(shù)沒有用上，可以將其設置為 NULL。

第 4 個參數(shù)是沒有消息時，等待消息的最大等待時間，單位系統(tǒng)時鐘節(jié)拍。

返回值，如果成功接收到消息返回 pdTRUE，否則返回 pdFALSE，比如在設置的超時時間內沒有收到消息。

使用這個函數(shù)要注意以下問題：

1）任務創(chuàng)建后，任務控制塊中的變量 ulNotifiedValue 初始計數(shù)值是 0。

2）默認配置此函數(shù)可以使用的的宏定義已經(jīng)在 FreeRTOS.h 文件中使能：

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS  1

3）如果用戶將 FreeRTOSConfig.h 文件中的宏定義 INCLUDE_vTaskSuspend 配置為 1 且第 2 個參數(shù)配置為：

portMAX_DELAY ，那么此函數(shù)會永久等待直到消息可用。

4）根據(jù) FreeRTOS 的建議，實現(xiàn)二值信號量和計數(shù)信號量時使用函數(shù) ulTaskNotifyTake ()替代此函數(shù) xTaskNotifyWait ()。

4、消息郵箱的應用示例

為了更好的說明freeRTOS中的消息郵箱的使用。下面給出了一個簡單的示例。

代碼思路如下：

創(chuàng)建3個任務：start_task,led0_task,led2_task。start_task任務用于創(chuàng)建led0_task和led2_task任務，led0_task任務判斷按鍵的情況，然后根據(jù)按鍵按下，消息郵箱發(fā)送不同的消息到任務led2_task，在這個任務中改變LED2和LED3的狀態(tài)。代碼示例如下：

void start_task(void *pvParameters)
{
    pvParameters =  pvParameters;
    taskENTER_CRITICAL();  //進入臨界區(qū)

    xTaskCreate((TaskFunction_t)  led0_task,
                 (const char*)    "led0_task",
                  (uint16_t)      TASK_STK_LED0_SIZE,
                  (void*)         NULL,
                  (UBaseType_t)   TASK_LED0_PRIO,
                  (TaskHandle_t*) &LED0_Handler );

    xTaskCreate((TaskFunction_t)  led2_task,
                 (const char*)    "led2_task",
                  (uint16_t)      TASK_STK_LED2_SIZE,
                  (void*)         NULL,
                  (UBaseType_t)   TASK_LED2_PRIO,
                  (TaskHandle_t*) &LED2_Handler );
    vTaskDelete(StartTask_Handler);   //刪除開始任務
    taskEXIT_CRITICAL();   //退出臨界區(qū)
}


void led0_task(void *pvParameters)
{
  //pvParameters =  pvParameters;
  BaseType_t err = pdFALSE;
  uint32_t MboxValue=0;
  for(;;)
  {
     if(gd_eval_key_state_get(KEY_WAKEUP) == RESET)
     {
       MboxValue = 10;
       err = xTaskNotify((TaskHandle_t )  LED2_Handler, //任務句柄，指明往哪個任務發(fā)送消息，很重要
                         (uint32_t )      MboxValue,    //發(fā)送的消息
                         (eNotifyAction)  eSetValueWithOverwrite //消息發(fā)送方式
                        );
     }
     else if(gd_eval_key_state_get(KEY_TAMPER) == RESET)
     {
       MboxValue = 50;
       err = xTaskNotify((TaskHandle_t )  LED2_Handler, //任務句柄
                         (uint32_t )     MboxValue,     //發(fā)送的消息
                         (eNotifyAction) eSetValueWithOverwrite //消息發(fā)送方式
                        );
     }
     else{}
     gd_eval_led_toggle(LED4);
     vTaskDelay(200);
  }
}


void led2_task(void *pvParameters)
{
  //pvParameters = pvParameters;
  uint32_t notifyValue = 0;
  BaseType_t err;
  for(;;)
  {
     err = xTaskNotifyWait((uint32_t )  0x00,         //進入函數(shù)時不清楚bit
                           (uint32_t)   0xffffffff,   //退出函數(shù)時清除所有的bit
                           (uint32_t*)  ¬ifyValue, //保存消息的內容
                           (TickType_t) portMAX_DELAY //阻塞時間
                          );
    if(err == pdTRUE)
    {
       switch(notifyValue)
       {
         case 10:
           gd_eval_led_toggle(LED2);
           break;
         case 50:
           gd_eval_led_toggle(LED3);
           break;
         default:
           break;
       }
    }
    vTaskDelay(100);
  }
}