嵌入式实战 FreeRTOS

FreeRTOS 任务通知链：xTaskNotifyGive 的三种模式

FreeRTOS 任务通知（Task Notifications）比信号量、队列轻量得多——不需要创建内核对象，直接向目标任务的任务控制块写一个通知值。在我们 7 任务的系统中，xTaskNotifyGive 承担了三种不同的协作模式。

模式一：状态变化推送（减少轮询）

MotorTask 每 5ms 跑一次动作表。但如果状态机 98% 的时间里状态都没变，5ms 轮询就是白跑的。用任务通知做"有变化才唤醒"：

// StateMachineTask 侧 — 状态变化时推送通知
void app_packer_sm_task_once(void) {
    psh_task_once();

    if (psh_consume_state_change() != 0U) {
        // 状态确实变了 → 通知 MotorTask
        if (s_motor_task_handle != NULL) {
            (void)xTaskNotifyGive(s_motor_task_handle);
        }
    }
}

// MotorTask 侧 — 优先等通知，超时兜底
void StartMotorTask(void *argument) {
    packer_actuator_init();
    for (;;) {
        // 等通知：有通知立即响应，无通知 5ms 超时后周期执行
        (void)ulTaskNotifyTake(pdTRUE,
                               pdMS_TO_TICKS(APP_CFG_TASK_MOTOR_PERIOD_MS));
        packer_actuator_task_once(app_packer_sm_get_state());
    }
}

效果：状态不变时 5ms 等超时；状态变化时 <1ms 内响应。实际测试中无效查表减少了约 80%。

模式二：ISR 唤醒任务（DMA 完成回调）

ADC 采用 DMA 采样，完成回调在 ISR 上下文中触发。ISR 不能调阻塞 API，但 vTaskNotifyGiveFromISR 是专门为 ISR 设计的非阻塞通知：

// ISR 侧（HAL ADC 转换完成回调）
static void adc_notify_from_isr(void) {
    BaseType_t hpw = pdFALSE;
    TaskHandle_t adc_handle = (TaskHandle_t)AdcTaskHandle;

    if (adc_handle != NULL) {
        vTaskNotifyGiveFromISR(adc_handle, &hpw);
        portYIELD_FROM_ISR(hpw);  // 如果唤醒的任务优先级更高，立即切换
    }
}

// AdcTask 侧 — 等待 ISR 通知或超时兜底
void StartAdcTask(void *argument) {
    packer_adc_init();
    bsp_adc_register_notification_cb(adc_notify_from_isr);
    for (;;) {
        (void)ulTaskNotifyTake(pdTRUE,
                               pdMS_TO_TICKS(APP_CFG_ADC_SAMPLE_PERIOD_MS * 2));
        packer_adc_task_once();
    }
}

超时兜底的保护作用：如果 DMA 回调因为某种原因丢失了，AdcTask 不会永久阻塞——超时后仍然会采样一次。

模式三：UART 字节流驱动（ISR 通知任务消费）

ProtoTask 消费 USART3 的 DMA 接收缓冲。每收到新字节，UART IDLE 中断或 DMA 半满中断通过 vTaskNotifyGiveFromISR 通知 ProtoTask：

// ISR 侧（UART 中断回调）
void USART3_IRQHandler(void) {
    if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_IDLE)) {
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3);
        BaseType_t hpw = pdFALSE;
        vTaskNotifyGiveFromISR(s_serial_task_handle, &hpw);
        portYIELD_FROM_ISR(hpw);
    }
}

// ProtoTask 侧 — 有数据立即处理，无数据 50ms 兜底
void StartProtoTask(void *argument) {
    for (;;) {
        (void)ulTaskNotifyTake(pdTRUE,
                               pdMS_TO_TICKS(APP_CFG_TASK_PROTO_PERIOD_MS));
        app_packer_proto_task_once();
    }
}

三种模式对比

模式	通知方向	API（发送侧）	API（接收侧）	超时用途
状态推送	任务→任务	xTaskNotifyGive	ulTaskNotifyTake	5ms 兜底周期
ISR 唤醒	ISR→任务	vTaskNotifyGiveFromISR	ulTaskNotifyTake	DMA 丢失保护
UART 驱动	ISR→任务	vTaskNotifyGiveFromISR	ulTaskNotifyTake	50ms 兜底轮询