完整教程：ESP32事件组替代全局变量：高效控制任务循环

news/2025/12/3 13:43:44/文章来源:https://www.cnblogs.com/gccbuaa/p/19302000

基本概念

在ESP32的FreeRTOS环境中，用事件标志（Event Groups）替代全局变量（如my_sr.is_running）来控制任务循环，能实现线程安全的同步机制，避免竞态条件和忙等待。事件组是一个32位标志位集合，支持多个任务等待特定事件组合（OR/AND逻辑），任务阻塞等待事件发生，事件设置时自动唤醒，提高CPU效率并简化停止逻辑。[1][3]

为什么用事件标志替代全局变量

语法与参数详解

FreeRTOS事件组API基于EventGroupHandle_t句柄，核心函数如下（包含参数解释，所有返回EventBits_t或BaseType_t，失败时pdFALSE）：

  • 创建：EventGroupHandle_t xEventGroupCreate(void)
    • 无参数。返回句柄（NULL失败，OOM常见）；静态创建用vEventGroupCreateStatic节省动态内存。为什么：上电或init时调用，一次创建多任务共享。[3]
  • 设置事件：EventBits_t xEventGroupSetBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToSet)
    • xEventGroup：事件组句柄。
    • uxBitsToSet：要设置的位掩码（e.g., 0x01UL为位0）；多位用|组合。
    • 从ISR用xEventGroupSetBitsFromISR。为什么：原子设置位，唤醒等待任务；返回设置前状态。[1]
  • 等待事件：EventBits_t xEventGroupWaitBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToWaitFor, const BaseType_t xClearOnExit, const BaseType_t xWaitForAllBits, TickType_t xTicksToWait)
    • xEventGroup：句柄。
    • uxBitsToWaitFor：感兴趣位（e.g., 0x01UL）。
    • xClearOnExit：true时，唤醒后自动清除匹配位（防重复）；false手动清。
    • xWaitForAllBits：true等待所有位（AND）；false任一位（OR，常见）。
    • xTicksToWait：超时（portMAX_DELAY无限，pdMS_TO_TICKS(100) 100ms）；0非阻塞。
    • 为什么：阻塞直到事件发生，返回发生位；超时返回0。适合循环：while((bits = xEventGroupWaitBits(...)) == 0) { /* 继续工作 */ }。[3]
  • 清除事件：EventBits_t xEventGroupClearBits(EventGroupHandle_t xEventGroup, const EventBits_t uxBitsToClear)
    • 同上参数。为什么：手动清位，防止任务重复响应（如停止事件后清）。[1]
  • 删除：vEventGroupDelete(EventGroupHandle_t xEventGroup)
    • 无参数。为什么：stop/deinit时调用，释放内核资源；先唤醒所有等待任务。[3]
  • 其他：uxEventGroupGetNumber(void)查空闲组数；ISR安全版加FromISR后缀。注意：位用UL后缀（无符号长），避免符号问题。[5]

在你的语音任务中的应用

基于之前代码（afe SR + ES8311），用事件组替换my_sr.is_running：

完整修改代码示例

以下基于之前改进版，替换为事件组。变化以// 新增/修改：注释；每行解释为什么/坑避。假设头文件已含freertos/event_groups.h。

#include "audio_sr.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"     // 为什么：FreeRTOS核心
#include "freertos/task.h"         // 为什么：任务API
#include "freertos/event_groups.h" // 新增：事件组头文件，必含
#include "esp_log.h"               // 为什么：日志
// 全局：移除is_running/mutex，新增事件组
sr_t my_sr = {
.is_wake = false,              // 保留：唤醒状态（可后续用事件替换）
.last_vad_state = VAD_SILENCE,
.ringBuf = NULL,
.vad_change_cb = NULL,
.wake_cb = NULL,
.event_group = NULL            // 新增：事件组句柄
};
esp_afe_sr_iface_t *afe_handle;
esp_afe_sr_data_t *afe_data;
// 新增：事件位定义，为什么：位0运行（启动设置），位1停止（stop设置）；UL确保无符号
#define SR_EVENT_RUN    (1UL << 0)  // 位0：运行事件
#define SR_EVENT_STOP   (1UL << 1)  // 位1：停止事件
void audio_sr_init(void) {
// 原init不变：AFE配置详见前文
srmodel_list_t *models = esp_srmodel_init("model");
afe_config_t *afe_config = afe_config_init("M", models, AFE_TYPE_SR, AFE_MODE_LOW_COST);
afe_config->wakenet_init = true;
afe_config->afe_mode = DET_MODE_90;
afe_config->vad_init = true;
afe_config->vad_mode = VAD_MODE_2;
afe_config->aec_init = false;
afe_config->ns_init = false;
afe_config->se_init = false;
afe_handle = esp_afe_handle_from_config(afe_config);
afe_data = afe_handle->create_from_config(afe_config);
// 新增：检查NULL，为什么：早fail防崩溃
if (!afe_handle || !afe_data) {
ESP_LOGE("AUDIO_SR", "AFE init failed");
return;
}
}
void audio_sr_start(RingbufHandle_t ringBuf,
void (*wake_cb)(void),
void (*vad_change_cb)(vad_state_t)) {
// 新增：创建事件组，为什么：xEventGroupCreate动态分配内核块；失败OOM日志
my_sr.event_group = xEventGroupCreate();
if (!my_sr.event_group) {
ESP_LOGE("AUDIO_SR", "Event group create failed");
return;  // 为什么：早返回，避免任务无事件崩溃
}
// 设置状态，为什么：无锁，直接存指针（事件组保护循环）
my_sr.is_wake = false;
my_sr.last_vad_state = VAD_SILENCE;
my_sr.ringBuf = ringBuf;
my_sr.vad_change_cb = vad_change_cb;
my_sr.wake_cb = wake_cb;
// 设置运行事件，为什么：xEventGroupSetBits原子设置位0，唤醒初始等待（若有）
xEventGroupSetBits(my_sr.event_group, SR_EVENT_RUN);
// 创建任务，为什么：优先级5中等；句柄记录用于delete（可选，事件组无需等待句柄）
xTaskCreate(feed_task, "feed_task", 4 * 1024, NULL, 5, NULL);
xTaskCreate(fetch_task, "fetch_task", 4 * 1024, NULL, 5, NULL);
ESP_LOGI("AUDIO_SR", "SR started with event group");
}
// 新增/修改：停止函数，为什么：设置停止位唤醒任务；无mutex简化
void audio_sr_stop(void) {
// 设置停止事件，为什么：原子设置位1，立即唤醒所有等待任务
if (my_sr.event_group) {
xEventGroupSetBits(my_sr.event_group, SR_EVENT_STOP);
}
// 可选：等待任务退出，为什么：用vTaskDelay让内核调度退出；或用句柄+超时
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));  // 为什么：给100ms退出时间，防强制delete；实际监控栈
ESP_LOGI("AUDIO_SR", "SR stop signal sent");
}
// 新增：deinit，为什么：先stop，后删事件组释放
void audio_sr_deinit(void) {
audio_sr_stop();
if (afe_data) {
afe_handle->destroy(afe_data);
afe_data = NULL;
}
if (afe_handle) {
// 假设API：释放AFE
esp_afe_destroy_from_handle(afe_handle);  // 查docs确认
afe_handle = NULL;
}
if (my_sr.event_group) {
vEventGroupDelete(my_sr.event_group);  // 为什么：释放内核资源；先唤醒剩余任务
my_sr.event_group = NULL;
}
// 重置其他字段，为什么：防误用旧状态
my_sr.is_wake = false;
my_sr.ringBuf = NULL;
my_sr.vad_change_cb = NULL;
my_sr.wake_cb = NULL;
}
void feed_task(void *args) {
// 原配置不变
int feed_chunksize = afe_handle->get_feed_chunksize(afe_data);
int feed_nch = afe_handle->get_feed_channel_num(afe_data);
int size = feed_chunksize * feed_nch * sizeof(int16_t);
MY_LOGI("feed_task: feed_chunksize=%d, feed_nch=%d, size=%d", feed_chunksize, feed_nch, size);
int16_t *feed_buff = (int16_t *)malloc(size);  // 为什么：动态分配；结合前malloc讲解
if (!feed_buff) {
ESP_LOGE("FEED_TASK", "malloc failed");
vTaskDelete(NULL);  // 为什么：自删，避免空指针循环
return;
}
// 修改：事件等待循环，为什么：等待RUN|STOP（OR），xClearOnExit=true自动清RUN（防重复），xWaitForAllBits=false（任一位），无限超时
// bits返回发生位：RUN继续，STOP退出
EventBits_t bits;
while ((bits = xEventGroupWaitBits(my_sr.event_group, SR_EVENT_RUN | SR_EVENT_STOP,
pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY)) != 0) {
if (bits & SR_EVENT_STOP) {  // 为什么：检查停止位，优雅退出
ESP_LOGI("FEED_TASK", "Stop event received");
break;  // 为什么：退出循环，安全点（喂后）
}
// if (bits & SR_EVENT_RUN) { /* 继续 */ }  // 隐式：RUN时执行
// 喂数据，为什么：bsp_sound_read阻塞读一帧；错误检查可选
bsp_sound_read(feed_buff, size);
afe_handle->feed(afe_data, feed_buff);  // 为什么：AFE内部处理，阻塞少
}
free(feed_buff);  // 为什么：退出前释放，防泄漏
vTaskDelete(NULL);  // 为什么：自删，释放栈；事件组自动处理唤醒
}
void fetch_task(void *args) {
// 修改：同feed，用事件循环；超时可选pdMS_TO_TICKS(10)防AFE卡住
EventBits_t bits;
while ((bits = xEventGroupWaitBits(my_sr.event_group, SR_EVENT_RUN | SR_EVENT_STOP,
pdTRUE, pdFALSE, portMAX_DELAY)) != 0) {
if (bits & SR_EVENT_STOP) {
ESP_LOGI("FETCH_TASK", "Stop event received");
break;
}
afe_fetch_result_t *result = afe_handle->fetch(afe_data);
if (!result) continue;  // 为什么：跳过无效帧
int16_t *processed_audio = result->data;
vad_state_t vad_state = result->vad_state;
wakenet_state_t wakeup_state = result->wakeup_state;
// 唤醒/VAD处理，为什么：is_wake无锁（单任务写），但生产加原子或事件
if (wakeup_state == WAKENET_DETECTED) {
my_sr.is_wake = true;  // 为什么：简单设置；多任务时用事件替换
if (my_sr.wake_cb) my_sr.wake_cb();
}
bool is_wake_local = my_sr.is_wake;  // 为什么：本地拷贝，减少竞争
if (is_wake_local && vad_state != my_sr.last_vad_state) {
my_sr.last_vad_state = vad_state;
if (my_sr.vad_change_cb) my_sr.vad_change_cb(vad_state);
}
if (is_wake_local && vad_state == VAD_SPEECH) {
if (result->vad_cache_size > 0) {
if (my_sr.ringBuf) {
xRingbufferSend(my_sr.ringBuf, result->vad_cache, result->vad_cache_size, 0);
}
}
if (my_sr.ringBuf) {
xRingbufferSend(my_sr.ringBuf, processed_audio, result->data_size, 0);
}
}
// 假设release：afe_handle->release(result);  // 查docs
}
vTaskDelete(NULL);
}

应用与测试建议

  • 调用：audio_sr_init(); audio_sr_start(...); /* 运行 */ audio_sr_stop(); audio_sr_deinit();
  • 调试：加ESP_LOGI("Bits: %x", xEventGroupGetBits(my_sr.event_group));查状态。为什么：确认事件流。[1]
  • 收获：全局变量→事件组，提升代码鲁棒（无竞态）；小白：事件如共享“开关”，任务等“铃声”。扩展：加位2为“暂停”，xEventGroupSetBits(..., SR_EVENT_PAUSE)。[3]
  • 坑避：事件组耗~100字节内核RAM；多事件用xEventGroupSync同步组。适用于你的SR项目，无需改AFE逻辑。[5]

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