前言：

在多线程系统中，全局变量虽然简单，但存在 数据撕裂（不安全）、无通知机制（低效轮询） 和 高耦合 三大弊端。

RTOS 提供了专业的 IPC 机制来解决这些问题：

• 传输数据：使用 邮箱 (Mailbox) 或 消息队列 (Message Queue)。

• 控制流/异常：使用 信号 (Signal)。

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第一部分：邮箱 (Mailbox) —— 极速传“键”

1. 核心概念

• 本质：RTOS 中最高效的通信方式，固定传输 4 字节（32位系统下）。

• 载荷：只能容纳一个 rt_ubase_t 类型（无符号长整型）。

  • 传值：直接传递状态码（如 100, 0xFF）。

  • 传址（核心用法）：传递大数据的内存地址（指针），实现**“零拷贝”**。

• 缓冲：有固定深度的邮件池，发不进去或收不到可以挂起等待。

2. API 详解

(1) 创建邮箱 rt_mb_create

rt_mailbox_t rt_mb_create(const char *name, 
                          rt_size_t size, 
                          rt_uint8_t flag);

• name: 邮箱名称（用于调试）。

• size: 容量。指能存放多少封邮件（多少个 4 字节），而不是指字节数。

• flag: 排队模式。

  • RT_IPC_FLAG_FIFO (推荐)：先来先服务。

  • RT_IPC_FLAG_PRIO：按优先级排队。

(2) 发送邮件 rt_mb_send

rt_err_t rt_mb_send(rt_mailbox_t mb, rt_ubase_t value);

• mb: 邮箱句柄。

• value: 邮件内容（4字节）。

  • 如果是数字：直接填 100。

  • 如果是指针：需要强制转换 (rt_ubase_t)ptr。

(3) 接收邮件 rt_mb_recv

rt_err_t rt_mb_recv(rt_mailbox_t mb, 
                    rt_ubase_t *value, 
                    rt_int32_t timeout);

• mb: 邮箱句柄。

• value: 接收缓存的地址。系统会把邮件内容写到这个变量里。

• timeout: 等待时间。

  • RT_WAITING_FOREVER: 死等（最常用，没信就睡觉）。

  • 0: 不等，没信直接返回错误。

(4) 删除邮箱 rt_mb_delete

rt_err_t rt_mb_delete(rt_mailbox_t mb);

• 注意：如果动态申请了数据内存（malloc），删除邮箱前必须确保数据已处理或释放，否则内存泄漏。

3. “零拷贝”模式（传指针）流程

1. 生产者：rt_malloc 申请结构体内存 -> 填数据 -> rt_mb_send 发送指针。

2. 消费者：rt_mb_recv 接收指针 -> 强转为结构体 -> 读数据 -> rt_free 释放内存。

   • 警示：必须谁受益谁买单（消费者释放），且必须成对出现。

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第二部分：消息队列 (Message Queue) —— 稳健传“货”

1. 核心概念

• 本质：通过 “深拷贝” (Deep Copy) 传输数据块。

• 载荷：大小可自定义（如 10字节、128字节），发送时将源数据完整复印一份到队列缓冲区。

• 安全性：发送完后，源数据（如局部变量）可以立即销毁，互不影响。

• 缺点：因为涉及 memcpy，数据量大时（如 >1KB）效率远低于邮箱。

2. API 详解

(1) 创建队列 rt_mq_create

rt_mq_t rt_mq_create(const char *name,
                     rt_size_t msg_size,
                     rt_size_t max_msgs,
                     rt_uint8_t flag);

• msg_size: 每条消息的大小（字节）。建议用 sizeof(struct MyData)。

• max_msgs: 队列深度。最多能缓存多少条消息。

• flag: 排队模式 (FIFO / PRIO)。

(2) 发送消息 rt_mq_send

rt_err_t rt_mq_send(rt_mq_t mq, 
                    void *buffer, 
                    rt_size_t size);

• mq: 队列句柄。

• buffer: 数据源指针。你要发送的数据在哪里？

• size: 数据长度。通常等于创建时的 msg_size。

(3) 发送紧急消息 rt_mq_urgent

rt_err_t rt_mq_urgent(rt_mq_t mq, void *buffer, rt_size_t size);

• 特权：这条消息会插队到队列的最前面，消费者下次读取时最先读到它。

• 场景：发送“停止”命令。

(4) 接收消息 rt_mq_recv

rt_err_t rt_mq_recv(rt_mq_t mq, 
                    void *buffer, 
                    rt_size_t size, 
                    rt_int32_t timeout);

• mq: 队列句柄。

• buffer: 接收缓冲区。必须指向一块足够大的内存（通常是栈上的局部变量）。

• size: 缓冲区大小。

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第三部分：信号 (Signal) —— 强制通知（冷门但霸道）

1. 核心概念

• 本质：软中断。用于模拟操作系统层面的中断行为。

• 特点：异步。接收线程无需调用接收函数，信号一来，线程立刻被打断（类似中断服务函数），强行跳转去处理信号。

• 用途：异常处理（除零错）、杀线程、极低频的控制命令。不适合传输数据。

2. 核心 API

(1) 发送信号 rt_thread_kill

int rt_thread_kill(rt_thread_t thread, int sig);

• thread: 目标线程的句柄（ID）。

• sig: 信号编号。

  • 系统保留：SIGKILL (强制杀死), SIGSTOP 等。

  • 用户自定义：SIGUSR1, SIGUSR2。

(2) 安装信号处理函数 rt_signal_install

rt_sighandler_t rt_signal_install(int sig, rt_sighandler_t handler);

• 告诉系统：当收到 sig 这个信号时，请自动执行 handler 这个函数。

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第四部分：选型总结（一张表）

特性	邮箱 (Mailbox)	消息队列 (Msg Queue)	信号 (Signal)
传输内容	4 字节 (数值/地址)	数据块 (结构体)	信号编号 (整数)
机制	零拷贝 (传指针)	深拷贝 (memcpy)	软中断 (异步跳转)
内存管理	需用户 malloc/free	系统自动管理缓冲区	无
安全性	需警惕野指针	高 (数据隔离)	/
适用场景	大数据传指针、状态码	传感器数据包、串口命令	异常处理、紧急控制
一句话建议	追求极速或传大数据时用	传小结构体最省心，首选	除非处理异常，否则别用