IPC原语-任务协同的通信协议

IPC原语：任务协同的通信协议
RTOS的信号量、消息队列、事件标志等内核对象，本质上是驻留在共享内存中的数据结构，配合原子操作和临界区保护机制，实现任务间安全的数据交换与行为同步。这些机制将复杂的并发控制问题封装为简洁的API调用。

消息队列机制
消息队列由环形缓冲区、队列控制块和等待列表构成：

生产者调用 osMessageQueuePut()时，若队列未满，数据被拷贝至缓冲区，并检查是否有任务在等待接收（阻塞在接收等待列表），若是则唤醒该任务；若队列已满，生产者可根据参数选择立即返回错误或阻塞等待
消费者调用 osMessageQueueGet()时，若队列非空则立即返回数据，否则进入阻塞态，TCB被加入接收等待列表
队列操作的关键代码段使用临界区保护（关中断或屏蔽特定优先级中断），防止多任务同时访问导致数据破坏。

信号量与事件标志的对比

特性 信号量 事件标志
核心功能 资源计数与互斥访问 多事件组合等待
数据结构 整数计数器+等待链表 32位位图+等待任务链表
适用场景 保护共享资源，限流 处理多事件源通知
事件丢失 可能（未处理时重复释放） 不会（位或操作累积）
唤醒条件 计数器>0 位组合匹配（与/或）
这些机制的统一特点是原子性操作与阻塞唤醒。所有修改内核对象状态的操作都在临界区内完成，防止竞态条件；当资源不可用时，任务主动阻塞并释放CPU，资源就绪后精准唤醒，实现了零轮询、零空转的高效并发。