在實時嵌入式系統中，性能和資源效率是決定設計成敗的關鍵因素。傳統的實時操作系統（RTOS）提供了如隊列、信號量和事件組機制，實現任務之間的同步和通信。FreeRTOS/SAFERTOS還提供一種方法可以使這些過程更快、更輕量化，即任務通知。

什么是任務通知？

任務通知作為傳統RTOS同步方法的輕量級替代方案，FreeRTOS/SAFERTOS中的每個任務都有一個32位的通知值。這些通知可用于解除任務阻塞并以靈活的方式更新其通知值，例如：

?設置通知值但不覆蓋舊值

?更新通知值

?設置通知值中的指定位

?通知值加一

其靈活性允許任務通知在某些用例中取代單獨創建的同步對象（如隊列或信號量）。如果使用得當，任務通知顯著可以提高系統的速度和內存效率。

任務通知vs傳統機制

二進制信號量：傳統方式中，當僅有一個任務需要使用信息時，可以使用二進制信號量管理任務同步。然而，二進制信號量的管理需要一個隊列控制結構。使用任務通知消除了這種結構，減少了RAM使用并簡化了內部RTOS進程。

事件組：事件組是二進制標志位的集合，每個標志位都有特定的含義。任務通知也可以達到這個目的。與管理專用的事件組對象不同，32位任務通知值可以被視為二進制標志的集合，從而提供了更有效的替代方法。

任務通知的優勢

速度：使用任務通知解除任務阻塞的速度比使用傳統的二進制信號量快45%。對于時間敏感的應用程序來說，這是一個顯著的改進。

節省內存：任務通知減少了對額外的RTOS控制結構（如隊列或信號量）的需求，從而減少了RAM使用，這在資源受限的系統中至關重要。

使用限制

雖然任務通知提供了實質性的性能改進，但它們也有一些用例限制：

單接收任務限制：在事件只有一個接收任務時，才能使用任務通知，不適合多個任務需要使用相同事件或通知的場景。

非阻塞發送：與隊列不同，如果通知已經掛起，任務通知不會阻塞發送任務。但是，可以將通知配置為“不覆蓋舊值”，確保在前一個通知處理之前不會發送新的通知。

典型應用場景

任務同步：當一個任務需要通知或解除阻塞另一個任務時。

中斷處理：任務通知可以用作ISR（中斷服務程序）和任務之間的輕量級二進制信號量，在中斷發生后解除阻塞任務。

事件標志管理：任務通知值可以充當事件組，其中每個位代表一個不同的標志，減少了對指定事件組對象的需求。

結論

對于希望優化其嵌入式系統的性能和資源使用的開發人員來說，任務通知是一個強大的工具。使用任務通知可以替代只涉及單個任務場景的同步機制，可以顯著改速度和內存效率。

在實時系統中，每個毫秒和字節都很重要，無論是處理任務同步、處理ISR還是管理事件標志，任務通知都可以提供一種簡化且有效的解決方案。

FreeRTOS V10.4.0之后的版本，支持通知數組。SAFERTOS基于FreeRTOS功能模型的預認證安全實時操作系統 (RTOS)，用戶可以基于FreeRTOS免費啟動項目，實現原型驗證，并在正式開發開始時升級到SAFERTOS。