在多任務系統(tǒng)中，任務之間的同步與通信是實現(xiàn)協(xié)同工作的關(guān)鍵，F(xiàn)reeRTOS提供了豐富的同步與通信機制，包括信號量、互斥鎖、消息隊列、事件組等，這些機制如同任務之間的“語言”，確保信息傳遞的有序性和資源訪問的安全性。 

信號量（Semaphore）是最基礎的同步工具，用于控制對共享資源的訪問或傳遞事件信號。FreeRTOS的信號量通過 xSemaphoreCreateBinary() （二進制信號量）或 xSemaphoreCreateCounting() （計數(shù)信號量）創(chuàng)建。二進制信號量常用于互斥訪問（初始值為1）或事件通知（初始值為0）：當任務需要訪問共享資源時，通過 xSemaphoreTake() 獲取信號量，若信號量有效則繼續(xù)執(zhí)行，否則進入阻塞態(tài)；當任務釋放資源時，通過 xSemaphoreGive() 釋放信號量，喚醒等待的任務。計數(shù)信號量則用于管理多個相同資源（如多個緩沖區(qū)），初始值為資源數(shù)量，每獲取一個資源計數(shù)減1，釋放則加1。 

互斥鎖（Mutex）是專為解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題設計的同步機制，與二進制信號量的區(qū)別在于支持優(yōu)先級繼承。當?shù)蛢?yōu)先級任務持有互斥鎖時，若高優(yōu)先級任務申請該鎖，互斥鎖會將低優(yōu)先級任務的優(yōu)先級臨時提升至高優(yōu)先級任務的級別（優(yōu)先級繼承），避免中等優(yōu)先級任務打斷低優(yōu)先級任務，確保高優(yōu)先級任務能盡快獲得資源。例如，在傳感器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，低優(yōu)先級的“數(shù)據(jù)存儲”任務持有SD卡訪問鎖時，若高優(yōu)先級的“數(shù)據(jù)采集”任務需要訪問SD卡，互斥鎖會臨時提升“數(shù)據(jù)存儲”任務的優(yōu)先級，使其快速完成操作并釋放鎖。 

消息隊列（Queue）用于任務之間的數(shù)據(jù)傳遞，支持異步通信。消息隊列通過 xQueueCreate() 創(chuàng)建，指定隊列長度和每個消息的大小，任務通過 xQueueSend() 發(fā)送消息，通過 xQueueReceive() 接收消息。消息隊列采用先進先出（FIFO）方式存儲消息，也可配置為優(yōu)先級排序（高優(yōu)先級消息插入隊首）。例如，在智能家居系統(tǒng)中，“傳感器采集”任務將溫度、濕度數(shù)據(jù)通過消息隊列發(fā)送給“數(shù)據(jù)分析”任務，兩者無需同步運行，即使“數(shù)據(jù)分析”任務暫時繁忙，數(shù)據(jù)也能在隊列中緩存，避免丟失。 

事件組（Event Group）用于處理多任務間的復雜同步場景，允許任務等待多個事件中的一個或全部發(fā)生。事件組通過 xEventGroupCreate() 創(chuàng)建，每個事件用一個比特位表示，任務通過 xEventGroupWaitBits() 等待特定事件組合（如“事件A或事件B”“事件C和事件D”），其他任務通過 xEventGroupSetBits() 設置事件位。例如，在火災報警系統(tǒng)中，“報警處理”任務等待“煙霧檢測到”（bit0）或“溫度過高”（bit1）事件，任一事件發(fā)生都能觸發(fā)報警，提高響應速度。