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【2024-RTOS】线程间通信

发布于 2024-07-24 22:56:20 浏览：641 订阅该版

[tocm]

# ***邮箱*** 完成读者写者问题
## 1. 定义和初始化
* 线程栈、优先级和时间片:

* THREAD_STACK：定义线程栈大小为 1024 字节。
  * THREAD_PRIORITY：定义线程优先级为 10。
  * THREAD_TIMESLICE：定义线程时间片为 5。
* 邮箱控制块:

* static struct rt_mailbox mb;：定义邮箱控制块 mb。

* 信息模块:
  * *static char mb_str[] = "你好呀";：定义要发送的消息字符串。

* 邮箱的内存池:

* static char mb_pool[128];：定义用于邮箱的内存池。
* 信号量和互斥锁:

* static struct rt_semaphore rw;：定义信号量 rw，用于线程间同步。
  * static struct rt_mutex mutex;：定义互斥锁 mutex，用于保护对共享资源的访问。

## 2. 写线程 (writer)
### 功能:

* 循环执行，首先获取信号量 rw。
* 通过 rt_mb_send 发送消息到邮箱 mb。
* 打印 "我在写" 和消息内容。
* 释放信号量 rw。
* 线程延迟 100 毫秒

### 代码
```c
static void writer(void *param)
{
    while (1)
    {
        rt_sem_take(&rw, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mb_send(&mb, (rt_ubase_t)&mb_str);
        rt_kprintf("我在写\t%s\n", &mb_str);
        rt_sem_release(&rw);

rt_thread_mdelay(100);
    }
}
```
## 3. 读线程 (reader)
### 功能:
* 循环执行，等待接收邮箱中的消息。
* 如果接收成功，获取互斥锁 mutex。
* 打印 "我在读" 和消息内容。
* 释放互斥锁 mutex。
* 如果接收失败，线程延迟 100 毫秒。

### 代码:
```c
static void reader(void *param)
{
    char *str;
    while (1)
    {
        if (rt_mb_recv(&mb, (rt_ubase_t *)&str, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
        {
            rt_mutex_take(&mutex, RT_WAITING_FOREVER);
            rt_kprintf("我在读\t%s\n", str);
            rt_mutex_release(&mutex);
        }
        else
        {
            rt_thread_mdelay(100);
        }
    }
}
```
## 4. 主函数 (writer_reader)
### 功能:

* 初始化邮箱 mb。
* 初始化信号量 rw 和互斥锁 mutex。
* 创建并启动 writer 和 reader 线程。

### 代码:
```c
int writer_reader()
{
    rt_mb_init(&mb, "mbt", mb_pool, sizeof(mb_pool) / sizeof(rt_ubase_t), RT_IPC_FLAG_FIFO);

rt_sem_init(&rw, "rw", 1, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    rt_mutex_init(&mutex, "mutex", RT_IPC_FLAG_FIFO);

rt_thread_t writer_ = rt_thread_create("writer", writer, RT_NULL, THREAD_STACK, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    rt_thread_t reader_ = rt_thread_create("reader", reader, RT_NULL, THREAD_STACK, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

rt_thread_startup(writer_);
    rt_thread_startup(reader_);
    return 1;
}

MSH_CMD_EXPORT(writer_reader, 邮箱读写者);
```

## 运行和测试
* ***命令***: 通过 MSH_CMD_EXPORT(writer_reader, 邮箱读写者); 将 writer_reader 函数导出为 MSH 命令。
* ***测试***: 执行 writer_reader 命令，启动邮箱读写示例。观察控制台输出，确认线程之间的消息传递。

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***
# ***消息队列*** 完成读者写者问题
## 1. 定义和初始化
* 线程栈、优先级和时间片:

* THREAD_STACK：定义线程栈大小为 1024 字节。
  * THREAD_PRIORITY：定义线程优先级为 10。
  * THREAD_TIMESLICE：定义线程时间片为 5。

* 消息队列控制块:

* static struct rt_messagequeue mq;：定义消息队列控制块 mq。
* 信息模块:

* static char mb_str[] = "你好呀";：定义要发送的消息字符串。
  * 消息队列的内存池:

* static char msg_pool[2048];：定义用于消息队列的内存池。
* 信号量和互斥锁:

* static struct rt_semaphore rw;：定义信号量 rw，用于线程间同步。
  * static struct rt_mutex mutex;：定义互斥锁 mutex，用于保护对共享资源的访问。
  
## 2. 写线程 (writer)
### 功能:

* 循环执行，首先获取信号量 rw。
* 通过 rt_mq_send 发送消息到消息队列 mq。
* 打印 "我在写" 和消息内容。
* 释放信号量 rw。
* 线程延迟 100 毫秒。

### 代码:
```c
static void writer(void *param)
{
    while (1)
    {
        rt_sem_take(&rw, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mq_send(&mq, mb_str, sizeof(mb_str));
        rt_kprintf("我在写\t%s\n", mb_str);
        rt_sem_release(&rw);

rt_thread_mdelay(100);
    }
}
```

## 3. 读线程 (reader)
### 功能:

* 循环执行，等待接收消息队列中的消息。
* 如果接收成功，获取互斥锁 mutex。
* 打印 "我在读" 和消息内容。
* 释放互斥锁 mutex。
* 如果接收失败，线程延迟 100 毫秒。

### 代码:
```c
static void reader(void *param)
{
    char str[128]; // 使用足够大的缓冲区来接收消息
    while (1)
    {
        if (rt_mq_recv(&mq, str, sizeof(str), RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
        {
            rt_mutex_take(&mutex, RT_WAITING_FOREVER);
            rt_kprintf("我在读\t%s\n", str);
            rt_mutex_release(&mutex);
        }
        else
        {
            rt_thread_mdelay(100);
        }
    }
}
```

## 4. 主函数 (writer_reader_msgq)
### 功能:

* 初始化消息队列 mq。
* 初始化信号量 rw 和互斥锁 mutex。
* 创建并启动 writer 和 reader 线程。

### 代码:
```c
int writer_reader_msgq()
{
    rt_mq_init(&mq, "mq", msg_pool, sizeof(mb_str), sizeof(msg_pool), RT_IPC_FLAG_FIFO);

rt_sem_init(&rw, "rw", 1, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    rt_mutex_init(&mutex, "mutex", RT_IPC_FLAG_FIFO);

if (writer_ != RT_NULL) rt_thread_startup(writer_);
    if (reader_ != RT_NULL) rt_thread_startup(reader_);

return 1;
}

MSH_CMD_EXPORT(writer_reader_msgq, 消息队列读写者);
```

## 运行和测试
* ***命令***: 通过 MSH_CMD_EXPORT(writer_reader_msgq, 消息队列读写者); 将 writer_reader_msgq 函数导出为 MSH 命令。
* ***测试***: 执行 writer_reader_msgq 命令，启动消息队列读写示例。观察控制台输出，确认线程之间的消息传递。

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