1.completion完成量

轻量级的IPC通信机制

1.1完成量和信号量对比

1. 信号量是一种非常灵活的同步方式，可以运用在多种场合中。形成锁、同步、资源计数等关系，也能方便的用于线程与线程、中断与线程间的同步中。
2. 完成量，是一种更加轻型的线程间同步的一种实现，可以理解为轻量级的二值信号，可以用于线程和线程间同步，也可以用于线程和中断之间的同步。
3. 完成量不支持在某个线程中调用 rt_completion_wait，还未唤醒退出时，在另一个线程中调用该函数。–只可以多个线程调用done，但是不可以多个线程调用wait
4. 当完成量应用于线程和中断之间的同步时，中断函数中只能调用 rt_completion_done 接口，而不能调用 rt_completion_wait 接口，因为 wait 接口是阻塞型接口，不可以在中断函数中调用

1.2 完成量结构

struct rt_completion
{
    
    rt_uint32_t flag;

    /* suspended list */
    rt_list_t suspended_list;
};

flag可选参数：

#define RT_COMPLETED 1
#define RT_UNCOMPLETED 0

1.3 函数接口

1.3.1 初始化完成量

只支持静态对象初始化，不支持动态生成对象

void rt_completion_init(struct rt_completion *completion)

1.3.2 等待完成

rt_err_t rt_completion_wait(struct rt_completion *completion,
                            rt_int32_t            timeout)
                            
//rt_err_t 执行正确时，返回 RT_EOK ，执行错误时，返回错误码

函数执行流程：

1.3.3 初始化完成量

void rt_completion_done(struct rt_completion *completion)

1.4 示例代码

/* * 程序清单：完成量例程 * * 程序会初始化 2 个线程及初始化一个完成量对象 * 一个线程等待另一个线程发送完成量 */
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

#define THREAD_PRIORITY 9
#define THREAD_TIMESLICE 5

/* 完成量控制块 */
static struct rt_completion completion;

ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread1_stack[1024];
static struct rt_thread thread1;

/* 线程 1 入口函数 */
static void thread1_completion_wait(void *param)
{
    
    /* 等待完成 */
    rt_kprintf("thread1: completion is waitting\n");
    rt_completion_wait(&completion, RT_WAITING_FOREVER);
    rt_kprintf("thread1: completion waitting done\n");
    rt_kprintf("thread1 leave.\n");
}

ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread2_stack[1024];
static struct rt_thread thread2;

/* 线程 2 入口 */
static void thread2_completion_done(void *param)
{
    
    rt_kprintf("thread2: completion done\n");
    rt_completion_done(&completion);
    rt_kprintf("thread2 leave.\n");
}

int completion_sample(void)
{
    
    /* 初始化完成量对象 */
    rt_completion_init(&completion);

    rt_thread_init(&thread1,
                   "thread1",
                   thread1_completion_wait,
                   RT_NULL,
                   &thread1_stack[0],
                   sizeof(thread1_stack),
                   THREAD_PRIORITY - 1, THREAD_TIMESLICE);
    rt_thread_startup(&thread1);

    rt_thread_init(&thread2,
                   "thread2",
                   thread2_completion_done,
                   RT_NULL,
                   &thread2_stack[0],
                   sizeof(thread2_stack),
                   THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    rt_thread_startup(&thread2);

    return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(completion_sample, completion sample);

2.ringbufffer 环形缓冲区

2.1.基本知识

导入头文件

#include<ipc/ringbuffer.h>

2.2 数据结构

struct rt_ringbuffer
{
    
    rt_uint8_t *buffer_ptr;

    rt_uint16_t read_mirror : 1;
    rt_uint16_t read_index : 15;
    rt_uint16_t write_mirror : 1;
    rt_uint16_t write_index : 15;

    rt_int16_t buffer_size;
};

1. buffer_ptr 是指向缓冲区的指针，
2. buffer_size 是缓冲区的大小，
3. read_index 是读索引，
4. write_index 是写索引，
5. read_mirror 和 write_mirror 可以理解为一种镜像值，每次向缓冲区写入数据，碰到缓冲区末尾时，切换到另一个镜像的缓冲区头部写入剩余数据。这种镜像操作可用于判断缓冲区内数据是满还是空

2.3.函数接口

2.3.1创建和销毁 ringbuffer

struct rt_ringbuffer* rt_ringbuffer_create(rt_uint16_t length);
void rt_ringbuffer_destroy(struct rt_ringbuffer *rb);

2.3.2初始化和复位 ringbuffer

void rt_ringbuffer_init(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t *pool, rt_int16_t size);
void rt_ringbuffer_reset(struct rt_ringbuffer *rb);

2.3.3写入数据

rt_size_t rt_ringbuffer_putchar(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t ch);

2.3.4ringbuffer 满了之后也能够成功写入一个字节或数据块

执行的是数据的覆盖

rt_size_t rt_ringbuffer_putchar_force(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t ch);
rt_size_t rt_ringbuffer_put(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t *ptr, rt_uint16_t length);

2.3.5读取数据

2.3.5.1读数据并取出数据

rt_size_t rt_ringbuffer_getchar(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t *ch);
rt_size_t rt_ringbuffer_get(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t *ptr, rt_uint16_t length);

2.3.5.2读数据但不取出数据

rt_size_t rt_ringbuffer_peak(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t**ptr);

该接口建议只用来访问一个字节，否则极有可能造成数组越界

2.3.6获取 ringbuffer 内存储的数据大小

rt_inline rt_uint16_t rt_ringbuffer_get_size(struct rt_ringbuffer *rb);

3.workwueue 工作队列

3.1 介绍

• 工作队列（workqueue）是一种转移任务执行环境的工具 （中断处理函数里做一些紧急地操作，然后将另外一些不那么紧急，而且需要一定时间的任务封装成函数交给工作队列执行，此时该函数的执行环境就从 中断环境 变成了 线程环境，）
• RT-Thread 内有 workqueue 组件，导入头文件 #include <ipc/workqueue.h>
• 工作项里最好不要有会导致线程阻塞的代码，否则会影响后续工作项的执行
• 可以使用系统工作队列，我们也可以创建属于自己的工作队列
  消息队列结构介绍

struct rt_workqueue
{
    
    rt_list_t      work_list;
    rt_list_t      delayed_list;
    struct rt_work *work_current; /* current work */

    struct rt_semaphore sem;
    rt_thread_t    work_thread;
};

工作项

struct rt_work
{
    
    rt_list_t list;

    void (*work_func)(struct rt_work *work, void *work_data);
    void *work_data;
    rt_uint16_t flags;
    rt_uint16_t type;
    struct rt_timer timer;
    struct rt_workqueue *workqueue;
};

list 用于将该工作项挂载到工作链表上去，
work_func 就是该工作项绑定的函数指针
work_data 是用户自定义数据，当工作项被执行时就会调用该函数。

3.2 函数接口-使用系统工作队列

3.2.1初始化工作项

rt_inline void rt_work_init(struct rt_work *work, void (*work_func)(struct rt_work *work, void *work_data), void *work_data);

3.2.2提交一个工作项

rt_err_t rt_work_submit(struct rt_work *work, rt_tick_t time);

3.2.3取消之前提交过的工作项

rt_err_t rt_work_cancel(struct rt_work *work);

3.3 使用自己创建的消息队列

3.3.1创建工作队列

struct rt_workqueue *rt_workqueue_create(const char *name, rt_uint16_t stack_size, rt_uint8_t priority);

3.3.2销毁工作队列

rt_err_t rt_workqueue_destroy(struct rt_workqueue *queue);

3.3.3延时提交提交工作项

rt_err_t rt_workqueue_submit_work(struct rt_workqueue *queue, struct rt_work *work, rt_tick_t time);

3.3.4不允许 工作项延时提交

rt_err_t rt_workqueue_dowork(struct rt_workqueue *queue, struct rt_work *work);

3.3.5紧急提交

rt_err_t rt_workqueue_critical_work(struct rt_workqueue *queue, struct rt_work *work);

3.3.6取消提交

rt_err_t rt_workqueue_cancel_work(struct rt_workqueue *queue, struct rt_work *work);

3.3.7同步提交

等待任务执行结束才返回

rt_err_t rt_workqueue_cancel_work_sync(struct rt_workqueue *queue, struct rt_work *work);

3.4示例代码

#include <rtthread.h>
#include <ipc/workqueue.h>

struct rt_work work1;
int work1_data = 1;

struct rt_work work2;
int work2_data = 2;

void work_func(struct rt_work *work, void *work_data)
{
    
    int data = *(int *)work_data;
    rt_kprintf("recv work data: %d\n", data);
}

int workqueue_example(void)
{
    
    printf("hello rt-thread!\n");

    struct rt_workqueue *wq = rt_workqueue_create("my_wq", 2048, 20);
    RT_ASSERT(wq);

    rt_work_init(&work1, work_func, &work1_data);
    rt_work_init(&work2, work_func, &work2_data);

    rt_workqueue_submit_work(wq, &work1, 2);
    rt_workqueue_submit_work(wq, &work2, 0);

    return 0;
}

MSH_CMD_EXPORT(workqueue_example, workqueue example);