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事件标志组

破碎的山岚2025/8/22大约 6 分钟RTOS

事件标志组

为什么需要事件标志组

信号量通常适合表示一个事件是否发生，例如：

数据到达 → 释放信号量 → 任务处理

但实际应用中，一个任务可能需要同时等待多个事件：

网络连接成功
传感器初始化完成
SD 卡初始化完成
        │
        ▼
   所有条件满足
        │
        ▼
   任务开始运行

如果使用多个信号量，需要分别等待和管理。

FreeRTOS 提供了事件标志组（Event Group），可以使用一个变量中的不同 bit 表示不同事件，从而实现：

  • 等待任意一个事件；
  • 等待多个事件全部发生；
  • 多个任务之间同步。

因此：

事件标志组本质上是利用一个整数的不同 bit 表示多个事件。

事件标志组结构

事件标志组本质上是一个位图：

Bit31                    Bit24 Bit23                         Bit0
 │                          │     │                            │
 └────── 控制位/保留位 ─────┘     └────── 用户事件位 ──────────┘

FreeRTOS 会保留高 8 位作为内部控制用途，因此常见的 32-bit 配置下：

32 bit
 ├── 高 8 bit：FreeRTOS 内部使用
 └── 低 24 bit：用户事件位

因此常见情况下可以表示 24 个独立事件。

16-bit 配置下：

16 bit
 ├── 高 8 bit：FreeRTOS 内部使用
 └── 低 8 bit：用户事件位

所以通常只有 8 个用户事件位。

例如：

#define EVENT_1    (1 << 0)
#define EVENT_2    (1 << 1)
#define EVENT_3    (1 << 2)

对应：

Bit2 Bit1 Bit0
 │    │    │
 │    │    └── EVENT_1
 │    └─────── EVENT_2
 └──────────── EVENT_3

多个事件可以组合：

#define ALL_EVENTS    (EVENT_1 | EVENT_2 | EVENT_3)

使用前的配置

使用事件标志组之前，需要在 FreeRTOSConfig.h 中开启：

#define configUSE_EVENT_GROUPS    1

不同 FreeRTOS 版本的配置项可能略有区别，以实际版本的 FreeRTOSConfig.h 为准。

创建事件组

使用：

EventGroupHandle_t xEventGroupCreate(void);

例如：

EventGroupHandle_t xEventGroup;

xEventGroup = xEventGroupCreate();

if (xEventGroup == NULL)
{
    // 创建失败
}

创建成功后返回：

EventGroupHandle_t

即事件组句柄。

设置事件位

任务中使用：

EventBits_t xEventGroupSetBits(
    EventGroupHandle_t xEventGroup,
    const EventBits_t uxBitsToSet
);

例如：

xEventGroupSetBits(xEventGroup, EVENT_1);

表示：

将 EVENT_1 对应的 bit 设置为 1。

也可以一次设置多个事件：

xEventGroupSetBits(
    xEventGroup,
    EVENT_1 | EVENT_2
);

如果在中断中设置事件位，则使用：

xEventGroupSetBitsFromISR(
    xEventGroup,
    EVENT_1,
    &xHigherPriorityTaskWoken
);

典型写法：

BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

xEventGroupSetBitsFromISR(
    xEventGroup,
    EVENT_1,
    &xHigherPriorityTaskWoken
);

portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);

等待事件位

这是事件标志组最核心的 API：

EventBits_t xEventGroupWaitBits(
    EventGroupHandle_t xEventGroup,
    const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
    const BaseType_t xClearOnExit,
    const BaseType_t xWaitForAllBits,
    TickType_t xTicksToWait
);

最重要的是后面三个参数。

xClearOnExit

表示满足等待条件并退出后，是否清除等待的事件位：

pdTRUE  → 清除
pdFALSE → 不清除

例如：

xEventGroupWaitBits(
    xEventGroup,
    EVENT_1,
    pdTRUE,
    pdFALSE,
    portMAX_DELAY
);

表示等待 EVENT_1，满足条件后自动清除 EVENT_1。

xWaitForAllBits

表示等待任意事件还是所有事件：

pdFALSE → 任意一个事件发生即可
pdTRUE  → 所有指定事件都发生才继续

例如：

EVENT_1 | EVENT_2 | EVENT_3

如果：

xWaitForAllBits = pdFALSE

那么：

EVENT_1 发生
      ↓
立即满足条件

如果：

xWaitForAllBits = pdTRUE

那么必须：

EVENT_1
  +
EVENT_2
  +
EVENT_3
  ↓
全部发生
  ↓
满足条件

清除事件位

任务中：

EventBits_t xEventGroupClearBits(
    EventGroupHandle_t xEventGroup,
    const EventBits_t uxBitsToClear
);

例如：

xEventGroupClearBits(xEventGroup, EVENT_1);

表示清除 EVENT_1。

中断中使用：

xEventGroupClearBitsFromISR(
    xEventGroup,
    EVENT_1
);

不过实际开发中，如果只是等待事件后自动清除，通常直接使用 xEventGroupWaitBits() 的 xClearOnExit = pdTRUE 即可。

读取事件位

任务中：

EventBits_t xEventGroupGetBits(
    EventGroupHandle_t xEventGroup
);

用于获取当前事件组的值，并且不会清除事件位。

中断中：

EventBits_t xEventGroupGetBitsFromISR(
    EventGroupHandle_t xEventGroup
);

删除事件组

void vEventGroupDelete(
    EventGroupHandle_t xEventGroup
);

用于删除事件组并释放相关资源。

任务同步

事件标志组还可以用于多个任务之间的同步。

使用：

EventBits_t xEventGroupSync(
    EventGroupHandle_t xEventGroup,
    const EventBits_t uxBitsToSet,
    const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
    TickType_t xTicksToWait
);

它可以同时完成：

设置自己的事件位
        +
等待其他任务的事件位

例如三个任务分别完成初始化：

Task1 → 设置 BIT0
Task2 → 设置 BIT1
Task3 → 设置 BIT2

Task1 等待：

BIT0 | BIT1 | BIT2

当三个任务全部完成后，所有等待条件的任务才能继续执行。

配置和使用流程

实际使用事件标志组，可以记成下面几个步骤。

第一步：开启配置

在 FreeRTOSConfig.h 中：

#define configUSE_EVENT_GROUPS    1

第二步：包含头文件

#include "FreeRTOS.h"
#include "event_groups.h"

第三步：定义事件位

#define EVENT_1    (1 << 0)
#define EVENT_2    (1 << 1)
#define EVENT_3    (1 << 2)

#define ALL_EVENTS (EVENT_1 | EVENT_2 | EVENT_3)

第四步：创建事件组

EventGroupHandle_t xEventGroup;

xEventGroup = xEventGroupCreate();

if (xEventGroup == NULL)
{
    // 创建失败
}

第五步：设置事件

任务中：

xEventGroupSetBits(xEventGroup, EVENT_1);

中断中：

xEventGroupSetBitsFromISR(
    xEventGroup,
    EVENT_1,
    &xHigherPriorityTaskWoken
);

第六步：等待事件

例如等待所有事件：

xEventGroupWaitBits(
    xEventGroup,
    ALL_EVENTS,
    pdTRUE,
    pdTRUE,
    portMAX_DELAY
);

因此可以直接记成：

配置
 ↓
包含头文件
 ↓
定义事件位
 ↓
创建事件组
 ↓
设置事件
 ↓
等待事件

典型例子：等待三个任务全部就绪

假设系统有三个初始化任务：

Task1 → 初始化传感器
Task2 → 初始化网络
Task3 → 初始化存储设备

只有三个任务全部初始化完成后，主任务才能继续运行。

定义事件位：

#define TASK1_READY_BIT    (1 << 0)
#define TASK2_READY_BIT    (1 << 1)
#define TASK3_READY_BIT    (1 << 2)

#define ALL_TASK_READY \
    (TASK1_READY_BIT | TASK2_READY_BIT | TASK3_READY_BIT)

创建事件组：

EventGroupHandle_t xEventGroup;

xEventGroup = xEventGroupCreate();

Task1 完成初始化：

xEventGroupSetBits(
    xEventGroup,
    TASK1_READY_BIT
);

Task2：

xEventGroupSetBits(
    xEventGroup,
    TASK2_READY_BIT
);

Task3：

xEventGroupSetBits(
    xEventGroup,
    TASK3_READY_BIT
);

主任务等待三个事件：

xEventGroupWaitBits(
    xEventGroup,
    ALL_TASK_READY,
    pdTRUE,
    pdTRUE,
    portMAX_DELAY
);

这里：

ALL_TASK_READY
      ↓
等待 BIT0 + BIT1 + BIT2
      ↓
xWaitForAllBits = pdTRUE
      ↓
三个事件全部发生
      ↓
任务继续执行

如果只希望任意一个事件发生就继续，则：

xEventGroupWaitBits(
    xEventGroup,
    ALL_TASK_READY,
    pdTRUE,
    pdFALSE,
    portMAX_DELAY
);

此时：

BIT0 ─┐
BIT1 ─┼── 任意一个发生 → 继续
BIT2 ─┘

核心 API

实际开发中最常用的就是下面几个：

API作用
xEventGroupCreate()创建事件组
xEventGroupSetBits()设置事件位
xEventGroupSetBitsFromISR()ISR 中设置事件位
xEventGroupWaitBits()等待事件位
xEventGroupClearBits()清除事件位
xEventGroupGetBits()获取当前事件位
xEventGroupSync()多任务同步
vEventGroupDelete()删除事件组

其中最核心的是：

设置事件
    ↓
xEventGroupSetBits()
    ↓
等待事件
    ↓
xEventGroupWaitBits()

总结

事件标志组本质上就是：

用一个整数的不同 bit 表示不同事件。

它相比二值信号量最大的优势是：

一个信号量
    ↓
通常表示一个同步事件

一个事件组
    ↓
多个 bit
    ↓
可以表示多个事件
    ↓
可以等待任意事件
    ↓
也可以等待所有事件

因此，遇到“一个任务需要同时等待多个条件”的场景，就应该考虑事件标志组。

最需要记住的只有三个参数：

xEventGroupWaitBits(
    xEventGroup,
    uxBitsToWaitFor,
    xClearOnExit,
    xWaitForAllBits,
    xTicksToWait
);

其中：

xClearOnExit
    pdTRUE  → 满足条件后清除
    pdFALSE → 保留

xWaitForAllBits
    pdTRUE  → 等待全部事件
    pdFALSE → 等待任意事件

最终把事件标志组理解成一句话即可：

事件标志组就是一个“多事件状态集合”，通过不同 bit 表示不同事件，通过 xEventGroupWaitBits() 等待一个或多个事件。

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贡献者: 扶柳人间()