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Modern Embedded Recipes · 69/152

RTOS Event Group 활용 — Bit Wait·Sync·Notify

· Hawk · 4분 읽기
recipes rtos event

#한 줄 요약

“Event group은 24비트 flag 묶음입니다.” 여러 비트의 set/clear, AND/OR 조건 대기, 한 번에 여러 task 깨우기까지 한 객체로 처리합니다.

#어떤 상황에서 쓰나

“Wi-Fi 연결됨”, “NTP 동기화 완료”, “config 로드됨” 세 조건이 모두 갖춰져야 application task가 시작해야 하는 부팅 시나리오가 흔합니다. Semaphore 세 개로 take를 차례로 하면 순서가 강제되고 코드가 지저분해집니다. Event group은 세 비트의 AND wait 한 줄로 끝납니다.

반대로 한 task가 setting을 바꿨을 때 여러 subscriber task를 모두 깨우고 싶을 때도 event group이 유용합니다. Queue는 한 항목을 보통 한 receiver가 소비하므로 broadcast에는 별도 fan-out 설계가 필요합니다.

#핵심 개념

EventBits_t = uint24_t (FreeRTOS) — 24개 bit.

API동작
xEventGroupCreate새 group
xEventGroupSetBits특정 비트 set, wait중 task 깨움 여부 평가
xEventGroupClearBits특정 비트 clear
xEventGroupWaitBitsAND or OR 조건 대기
xEventGroupSync여러 task의 rendezvous

가장 중요한 API가 xEventGroupWaitBits입니다.

EventBits_t got = xEventGroupWaitBits(
    eg,            /* event group */
    bits,          /* 어떤 bit를 기다리나 */
    clear_on_exit, /* return 직전에 clear할지 */
    wait_all,      /* AND(pdTRUE) vs OR(pdFALSE) */
    timeout);

이 4-옵션 조합이 거의 모든 동기화 패턴을 표현합니다.

#코드 / 실제 사용 예

#부팅 조건 wait (AND)

#define BIT_WIFI    (1 << 0)
#define BIT_NTP     (1 << 1)
#define BIT_CFG     (1 << 2)


EventGroupHandle_t boot;


void task_wifi(void *arg) {
    wifi_connect();
    xEventGroupSetBits(boot, BIT_WIFI);
    vTaskDelete(NULL);
}


void task_ntp(void *arg) {
    xEventGroupWaitBits(boot, BIT_WIFI, pdFALSE, pdTRUE, portMAX_DELAY);
    ntp_sync();
    xEventGroupSetBits(boot, BIT_NTP);
    vTaskDelete(NULL);
}


void task_app(void *arg) {
    const EventBits_t all = BIT_WIFI | BIT_NTP | BIT_CFG;
    xEventGroupWaitBits(boot, all, pdFALSE, pdTRUE, portMAX_DELAY);   /* AND */
    application_main();
}


int main(void) {
    boot = xEventGroupCreate();
}

세 조건을 한 줄로 기다립니다. 어떤 순서로 set 되어도 모두 set되는 순간 task_app이 깨어납니다.

#Event 중 어느 하나라도 (OR)

#define BIT_BUTTON   (1 << 0)
#define BIT_TIMEOUT  (1 << 1)
#define BIT_CMD      (1 << 2)


EventBits_t got = xEventGroupWaitBits(
    ui_events,
    BIT_BUTTON | BIT_TIMEOUT | BIT_CMD,
    pdTRUE,        /* return 시 clear */
    pdFALSE,       /* OR */
    pdMS_TO_TICKS(1000));


if (got & BIT_BUTTON)  handle_button();
if (got & BIT_TIMEOUT) handle_timeout();
if (got & BIT_CMD)     handle_cmd();
if (got == 0)          handle_no_event();   /* timeout */

여러 source 중 아무거나 들어오면 깨어나서 어느 비트가 set 되었는지를 확인합니다. pdTRUE로 clear 옵션을 주면 다음 wait를 위해 비트가 자동으로 비워집니다.

#Broadcast (1
wake)

EventGroupHandle_t cfg_changed;


void admin(void) {
    update_config();
    xEventGroupSetBits(cfg_changed, BIT_RELOAD);   /* 모든 wait task 깨움 */
}


void task_subscriber(void *arg) {
    for (;;) {
        xEventGroupWaitBits(cfg_changed, BIT_RELOAD, pdFALSE, pdTRUE, portMAX_DELAY);
        reload_local_state();
    }
}

여러 task가 같은 비트를 기다리면 set 한 번에 모두 깨어납니다. Subscriber 패턴을 RTOS primitive 하나로 구현할 수 있습니다.

#Sync barrier (xEventGroupSync)

#define BIT_TASK_A   (1 << 0)
#define BIT_TASK_B   (1 << 1)
#define BIT_TASK_C   (1 << 2)
#define ALL_TASKS    (BIT_TASK_A | BIT_TASK_B | BIT_TASK_C)


void task_a(void *arg) {
    for (;;) {
        compute_part_a();
        xEventGroupSync(barrier, BIT_TASK_A, ALL_TASKS, portMAX_DELAY);
        /* 세 task 모두 도착한 후 진행 */
    }
}

세 task가 같은 지점에 모두 도착할 때까지 대기합니다. parallel 알고리즘의 phase 동기화에 깔끔합니다.

#ISR에서 set

void EXTI_IRQHandler(void) {
    BaseType_t hp = pdFALSE;
    xEventGroupSetBitsFromISR(ui_events, BIT_BUTTON, &hp);
    portYIELD_FROM_ISR(hp);
}

*FromISR 변종은 daemon task에 메시지를 보내 set을 deferred 처리합니다. ISR 자체는 길어지지 않습니다.

#측정 / 성능 비교

연산                              시간 (Cortex-M4 72 MHz)
xEventGroupSetBits (waiter 0)     측정 필요
xEventGroupSetBits (waiter 3)     측정 필요
xEventGroupWaitBits (already set) 측정 필요
xEventGroupSync (3 task barrier)  측정 필요
xEventGroupSetBitsFromISR         측정 필요 (deferred)

여러 task를 깨울수록 set 비용이 비례해 늘어납니다. ISR에서는 deferred 호출이므로 일정 latency가 더 듭니다.

대체 비교
3 semaphore로 AND               측정 필요
1 event group AND               측정 필요

다중 조건 wait는 event group이 훨씬 효율적입니다.

#자주 보는 함정

Clear 타이밍 오류

xEventGroupWaitBits(eg, BIT, pdFALSE, ...);   /* clear 안 함 */
/* 다음 cycle에도 즉시 return — busy loop */

매 cycle 새 event를 기다리려면 clear_on_exit = pdTRUE 또는 명시적 xEventGroupClearBits가 필요합니다.

24비트 한계 초과

#define BIT_X   (1 << 24)   /* 사용 안 됨 — 상위 8비트는 system reserved */

FreeRTOS event group의 사용자 bit 수는 tick type·설정에 따라 달라집니다. Zephyr k_event와도 API·bit 폭이 다르므로 각 RTOS 문서를 확인합니다.

Race in set + clear

xEventGroupSetBits(eg, B);
/* 다른 task가 즉시 clear할 수 있음 */
xEventGroupClearBits(eg, B);

Set과 clear가 다른 task에서 비동기로 일어나면 의도와 다른 상태가 됩니다. State 전이는 한 owner가 관리하는 패턴이 안전합니다.

ISR에서 직접 SetBits 사용

void IRQ(void) {
    xEventGroupSetBits(eg, BIT);   /* assert fail */
}

ISR에서는 반드시 *FromISR 변종을 씁니다. 일반 API는 critical section 보호가 다릅니다.

#정리

  • Event group은 24비트 flag 묶음으로 AND, OR, broadcast를 한 객체로 처리합니다.
  • xEventGroupWaitBits의 4가지 옵션이 거의 모든 동기화 패턴을 표현합니다.
  • 부팅 조건, multi-source dispatch, subscriber broadcast 패턴에 적합합니다.
  • xEventGroupSync는 multi-task barrier 한 줄 구현입니다.
  • ISR set은 deferred 처리이므로 latency가 일반 API보다 약간 큽니다.
  • Clear 정책을 명확히 두고, 24비트 한계를 기억합니다.

다음 편은 Software Timer입니다. One-shot, auto-reload, timer task의 안전한 사용을 다룹니다.

#관련 항목

Modern Embedded Recipes · 70 of 152

  1. 1 Modern Embedded Recipes — 모던 임베디드 실전 레시피 시리즈 소개
  2. 2 디지털 신호 기초 — Voltage Level·Edge·Setup/Hold 분석
  3. 3 임베디드 클럭과 타이밍 — Skew·Jitter·PLL·MMCM 분석
  4. 4 GPIO 내부 구조 분해 — Push-Pull·Open-Drain·Schmitt Trigger
  5. 5 UART 하드웨어 동작 분석 — Baud Rate·Framing·FIFO
  6. 6 SPI 하드웨어 분석 — Clock Mode·MOSI/MISO·Chip Select
  7. 7 I2C 하드웨어 분석 — Open-Drain·Clock Stretching·Arbitration
  8. 8 ADC 동작 원리 — SAR·Sigma-Delta·Pipelined 비교
  9. 9 DAC 동작 원리 — R-2R Ladder·Sigma-Delta·Settling Time
  10. 10 PWM 신호 생성 분석 — Duty·Frequency·Dead Time·Center-Aligned
  11. 11 CAN 버스 전기적 특성 — Differential·Termination·Dominant/Recessive
  12. 12 RS-485·RS-422 차동 신호 분석 — Termination·Biasing·Topology
  13. 13 LVDS 차동 신호 분석 — Common-Mode·Impedance·Eye Pattern
  14. 14 ARM Cortex-M 시리즈 비교 — M0·M3·M4·M7·M33·M55 분석
  15. 15 ARM Cortex-A 시리즈 비교 — A53·A55·A72·A78·X1 분석
  16. 16 ARM 레지스터 구조 분석 — R0~R15·CPSR·SPSR·Banked Registers
  17. 17 Cortex-M 예외 처리 — Vector Table·NVIC·Tail-Chaining 추적
  18. 18 ARM 메모리 맵 분석 — Normal·Device·Strongly-Ordered Region
  19. 19 ARM L1·L2 캐시 분석 — Set Associative·Inclusive·Maintenance
  20. 20 ARM MPU 활용 — Region·Attribute·Privilege Separation
  21. 21 ARM MMU 기초 분석 — Translation Table·TLB·ASID
  22. 22 ARM TrustZone-M 기초 — Secure/Non-Secure·NSC·MPC
  23. 23 ARM Memory Barrier 실전 — DMB·DSB·ISB·DMA·MMIO
  24. 24 임베디드 크로스 컴파일러 분석 — GCC·Clang·Sysroot 구성
  25. 25 C 컴파일 4단계 — Preprocess·Compile·Assemble·Link 추적
  26. 26 ELF 파일 구조 분석 — Section·Segment·Symbol Table·DWARF
  27. 27 링커 스크립트 기초 — SECTIONS·MEMORY·entry point
  28. 28 링커 스크립트 고급 — Overlay·BSS·init_array·LMA/VMA
  29. 29 임베디드 스타트업 코드 분석 — Reset_Handler·Vector Table·SystemInit
  30. 30 C 런타임 crt0 분석 — Stack·BSS Zero·Data Copy·atexit
  31. 31 임베디드 메모리 레이아웃 — .text·.rodata·.data·.bss·.heap·.stack
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  51. 51 DC 모터 제어 — H-Bridge·PWM Duty·Encoder Feedback
  52. 52 스테퍼 모터 제어 — Full Step·Half Step·Microstepping
  53. 53 서보 모터 제어 — PWM 1ms~2ms·Closed Loop·PID
  54. 54 Character LCD 제어 — HD44780·4-bit Mode·Custom Char
  55. 55 SPI OLED 제어 — SSD1306·Frame Buffer·Page 단위 갱신
  56. 56 TFT 디스플레이 구동 — RGB565·FSMC·LTDC·DMA2D
  57. 57 환경 센서 활용 — BME280 온습압·SHT3x 비교
  58. 58 IMU 센서 활용 — MPU6050·BMI270·Sensor Fusion
  59. 59 CAN 통신 구현 — bxCAN·Filter·Mailbox·CAN-FD
  60. 60 USB Device 기초 — Descriptor·Enumeration·Endpoint·HID/CDC
  61. 61 Ethernet MAC+PHY 통합 — RMII·lwIP·DMA Descriptor
  62. 62 SD Card + FatFs 구현 — SPI/SDIO 모드·CSD/CID·Wear
  63. 63 RTC 활용 — Calendar·Alarm·Wake-up Timer·Backup Domain
  64. 64 RTOS 도입 결정 분석 — Super Loop vs RTOS 트레이드오프
  65. 65 RTOS Task 설계 패턴 — 우선순위·스택·State Machine
  66. 66 RTOS Scheduler 동작 분석 — Tick·Context Switch·Yield
  67. 67 RTOS Semaphore 활용 — Binary·Counting·ISR Give
  68. 68 RTOS Mutex 활용 — Recursive·Priority Inheritance 적용
  69. 69 RTOS Queue 활용 — By-Value·By-Reference·Timeout 패턴
  70. 70 RTOS Event Group 활용 — Bit Wait·Sync·Notify
  71. 71 RTOS Software Timer 활용 — One-shot·Auto-reload·Daemon Task
  72. 72 ISR-Safe API 설계 — Reentrant·Atomic·Defer 패턴
  73. 73 Priority Inversion 진단·예방 — Mars Pathfinder Lesson 추적
  74. 74 Timer Wheel 분석 — Hashed·Hierarchical·O(1) Tick
  75. 75 RTOS 디버깅 기법 — Tracealyzer·SystemView·Stack 추적
  76. 76 임베디드 Linux 부팅 흐름 분석 — BootROM·U-Boot·Kernel·init
  77. 77 U-Boot 활용 — bootcmd·env·tftp·boot.scr 분석
  78. 78 Device Tree 실전 — DTS·DTB·Overlay·Phandle 추적
  79. 79 Device Tree Overlay 적용 — Runtime fragment·dtoverlay
  80. 80 임베디드 커널 빌드 — defconfig·menuconfig·Image·zImage
  81. 81 커널 모듈 기초 — init/exit·Parameter·KBuild·DKMS
  82. 82 캐릭터 드라이버 작성 — file_operations·cdev·register_chrdev
  83. 83 Platform 드라이버 작성 — probe·remove·of_match·DT 바인딩
  84. 84 mmap 4가지 모드 — Anonymous·File·Shared·Huge Page
  85. 85 epoll 실전 — LT·ET·ONESHOT·EXCLUSIVE 비교
  86. 86 UIO·VFIO 분석 — User-Space Driver와 IOMMU 격리
  87. 87 sysfs·configfs 활용 — kobject 기반 User 인터페이스
  88. 88 IRQ Affinity 튜닝 — smp_affinity·isolcpus·irqbalance
  89. 89 루트 파일시스템 구축 — Buildroot 기초·Package·Toolchain
  90. 90 임베디드 동적 메모리 — malloc 위험·결정성·대안 분석
  91. 91 메모리 정렬과 패딩 분석 — Natural·Strict Alignment·Trap
  92. 92 Cache Line Alignment — alignas·Padding·SoA 적용
  93. 93 DMA-Friendly Allocator — dma_alloc_coherent·IOMMU·Pool
  94. 94 Zero-Copy Pipeline — DMA-BUF·sendfile·io_uring·splice
  95. 95 NUMA Memory Topology — numactl·numa_alloc·HBM 적용
  96. 96 SIMD 활용 분석 — Intrinsics·Auto-Vectorization·OpenMP SIMD
  97. 97 ARM NEON 심화 — Matrix Multiply·FFT·Image Filter 적용
  98. 98 임베디드 스택 분석 — high-water·overflow 탐지
  99. 99 임베디드 코드 크기 최적화 — -Os·LTO·Section Garbage Collection
  100. 100 임베디드 전력 최적화 — Sleep Mode·Clock Gating·DVFS
  101. 101 WCET 분석 기법 — Static·Measurement·Hybrid 방법론
  102. 102 Lock-Free Ring Buffer 구현 — SPSC·Power-of-2·Memory Order
  103. 103 Wait-Free Signaling — Atomic Flag·Sequence·Latest-Value
  104. 104 RCU (Read-Copy-Update) 기초 — Quiescent State·Grace Period
  105. 105 Hazard Pointer 분석 — Lock-Free Memory Reclamation
  106. 106 Compare-And-Swap 패턴 — Stack·Counter·Linked List 적용
  107. 107 Atomic Operation 비용 분석 — Fence·Cache Line·Contention
  108. 108 Spinlock vs Mutex 결정 가이드 — Context Switch·Hold Time
  109. 109 ABA 문제 회피 — Tagged Pointer·Hazard·Generation Counter
  110. 110 False Sharing 해결 — Cache Line Padding·SoA 적용
  111. 111 MPMC Queue 구현 — Multi-producer Multi-consumer Lock-Free
  112. 112 임베디드 디버깅 마인드셋 — 가설·격리·재현·이분탐색
  113. 113 JTAG·SWD 안 붙을 때 — 핀·전압·속도·세션 진단
  114. 114 GDB 원격 디버깅 — OpenOCD·J-Link·target remote 구성
  115. 115 Cortex-M 하드폴트 분석 — Stacked Frame·CFSR 읽기
  116. 116 UART 안 찍힐 때 — Bare-metal 체크리스트
  117. 117 임베디드 부팅 실패 진단 — 단계별 Isolation
  118. 118 인터럽트 누락·중복 진단 — Priority·Pending·Re-entry 추적
  119. 119 메모리 오버플로우·오염 진단 — Canary·MPU·Pattern 분석
  120. 120 타이밍·Race 진단 — Heisenbug 잡는 법
  121. 121 통신 프로토콜 분석 — Logic Analyzer와 Protocol Decoder
  122. 122 임베디드 로깅 시스템 설계 — 레벨·버퍼·SWO·Deferred
  123. 123 임베디드 포스트모템 분석 — Core Dump와 Field Crash
  124. 124 FPGA 기초 분석 — LUT·FF·BRAM·DSP 자원 구조
  125. 125 Vivado 사용법 — Project·Constraint·Synth·Impl·Bitstream
  126. 126 PCIe BAR 매핑 분석 — Config Space·Enumeration·MMIO 접근
  127. 127 AXI 인터페이스 — AXI4·AXI4-Lite·AXI-Stream 비교
  128. 128 Zynq PS-PL 통신 — GP·HP·ACP 인터페이스 선택
  129. 129 Mailbox Protocol 분석 — Host와 Accelerator를 잇는 Doorbell
  130. 130 Command Queue·Submission Queue — NVMe·XDMA 공통 패턴
  131. 131 DMA Completion 메커니즘 — Interrupt·Polling·Completion Ring
  132. 132 PCIe Streaming 분석 — BAR Type·MSI-X·Kernel Bypass
  133. 133 Vitis HLS 분석 — Pragma·Pipeline II·Dataflow 실전 감각
  134. 134 HLS 최적화 기법 — Pipeline·Unroll·Partition·Dataflow
  135. 135 Vitis AI 분석 — DPU·xmodel·VART
  136. 136 OpenCL on FPGA — Kernel·Channel·Burst Memory 분석
  137. 137 Intel Quartus 사용법 — Platform Designer·Nios II·HLS
  138. 138 Edge Inference 분석 — Cloud vs Edge·Latency·Privacy
  139. 139 NPU 아키텍처 분석 — Ethos·Hexagon·Systolic Array 비교
  140. 140 딥러닝 Quantization 분석 — PTQ·QAT·INT8·INT4·Calibration
  141. 141 TensorRT 분석 — ONNX→Engine·FP16·INT8·DLA·Multi-Stream
  142. 142 TFLite Micro 분석 — Op Resolver·Tensor Arena·Cortex-M
  143. 143 ONNX Runtime 분석 — Execution Provider와 Cross-Platform 배포
  144. 144 Edge Thermal Management — Throttling·DVFS·Fan Curve·Sustained
  145. 145 NVIDIA Jetson 분석 — Nano·Xavier·Orin·Thor·JetPack·DLA·VPI
  146. 146 Zero-Copy Camera Pipeline — V4L2·DMA-BUF·GPU Import·NPU 직결
  147. 147 온디바이스 LLM 추론 — llama.cpp·GGUF·MLX·KV Cache·NPU Backend
  148. 148 Cortex-M33 TF-M·TrustZone — Secure Firmware·PSA·MCUboot
  149. 149 Matter·Thread 분석 — IoT 통합 표준·Commissioning·Multi-Fabric
  150. 150 PCIe → CXL 진화 — 같은 PHY 위 cache-coherent 프로토콜 추가
  151. 151 QEMU CXL Type 3 디바이스 에뮬레이션 — 노트북에서 CXL 개발 환경 구축
  152. 152 Linux CXL 드라이버 분석 — cxl_pci·cxl_core·region·DAX

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