RTOS原理与实现07：邮箱实现

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1. 邮箱的原理与创建

1.1 问题概述

1.1.1 问题引入

引入邮箱机制的目的是为了实现多个任务之间的消息通信

1.1.2实现形式

邮箱机制需要满足如下需求，

任务A产生消息放入邮箱，由邮箱负责在任务间分发消息

如果邮箱中没有消息，等待消息的任务可以在邮箱上实现等待

如果没有任务在邮箱上等待消息，邮箱可以先缓存接收到的消息

1.2 设计原理

设计要点如下：

邮箱无消息，任务在事件控制块上等待

邮箱没有任务等待消息，消息在ring buffer中缓存

考虑到效率问题，ring buffer中只保存消息的地址，而非消息本身

💡

说明：适用场景

此处设计的邮箱适用于2个任务之间实现消息通信，且一个固定为消息发送者，一个固定为消息接收者

1.3 设计实现

1.3.1 定义邮箱类型

💡

说明：关于消息缓冲区

在邮箱类型中，消息缓冲区被定义为void **类型，即对应void *类型数组，由于目前没有涉及内存管理相关内容，在实现中会定义全局的void *类型数组作为邮箱的消息缓冲区

1.3.2 添加tMboxInit函数

💡

说明：tEventTypeMbox为新增的与邮箱对应的事件控制块类型

2. 邮箱的获取与释放

2.1 设计原理

2.1.1 获取消息时缓冲区有消息

处理步骤：1、任务根据读索引获取消息；2、修改读索引，维护消息计数

2.1.2 获取消息时缓冲区无消息

处理步骤：将任务加入等待消息的任务列表

2.1.3 释放消息时等待队列有任务

处理步骤：唤醒等待队列中的队首任务，并将消息传递给该任务

2.1.4 释放消息时等待队列无任务

处理步骤：1、根据写索引将消息加入缓冲区；2、修改写索引，维护消息计数

2.1.5 使用数组实现ring buffer

💡

注意：需要处理下标绕回

2.1.6 实现按优先级写入消息

当写入高优先级消息时，通过反向移动读索引，并在读索引处写入实现

2.2 设计实现

2.2.1 添加tMboxWait函数

💡

说明1：任务再次被调度运行。可能是1、消息就位，被消息唤醒；2、等待超时，被强制唤醒

此时需要tMboxWait函数的调用者根据返回值进行判断

💡

说明2：如果任务是被消息唤醒，那么消息会被记录到task->eventMsg字段，该操作由tEventWakeUp函数实现，详见tMboxNotify函数

2.2.2 添加tMboxNoWaitGet函数

2.2.3 添加tMboxNotify函数

2.2.4 应用

3. 邮箱的清空与删除

3.1 设计原理

3.1.1 邮箱的清空

💡

说明：清空邮箱就是重置消息缓冲区，读索引、写索引归位。无需操作等待队列

3.1.2 邮箱的删除

说明：由于目前没有涉及内存的分配与释放，因此删除邮箱时只需要将等待队列清空，消息缓冲区可不做处理

3.2 设计实现

3.2.1 添加tMboxFlush函数（邮箱清空）

3.2.2 添加tMboxDestroy函数（邮箱删除）

说明1：注意销毁邮箱时传递的等待结果为tErrorDel，可以据此判断tMboxWait函数的返回值，以确定任务被唤醒的原因（e.g. 资源就绪 / 延时超时 / 邮箱被删除），而不是任务被唤醒后立即进行相关资源的操作

说明2：任务调用tTaskSched的时机

① 当前任务需要进入睡眠状态时（e.g. 延时或等待资源），释放CPU