本节需要掌握以下内容：
1，信号量的简介（了解）
2，二值信号量（熟悉）
3，二值信号量实验（掌握）
4，计数型信号量（熟悉）
5，计数型信号量实验（掌握）
6，优先级翻转简介（熟悉）
7，优先级翻转实验（掌握）
8，互斥信号量（熟悉）
9，互斥信号量实验（掌握）
一、信号量的简介（了解）
1.1 信号量的概念
信号量是一种解决同步问题的机制，可以实现对共享资源的有序访问
举个栗子：假设有一个人需要在停车场停车。
1、首先判断停车场是否还有空车位（判断信号量是否有资源）；
2、停车场正好又空位（信号量又资源），那么就可以直接将车开入空位进行停车（获取信号量成功）；
3、停车场已经没有空位了（信号量没有资源），那么这个人可以选择不停车（获取信号量失败）；也可以选择等待（任务阻塞）其他人将车开出停车场（释放信号量资源），然后再将车停入空车位。
空车位 ： 信号量资源数（计数值）
让出占用车位 ： 释放信号量（计数值++）
占用车位 ： 获取信号量（计数值 --）
当数值大于0，代表有信号量资源
当释放信号量，信号量计数值（资源数）加一
当获取信号量，信号量计数值（资源数）减一
信号量：用于传递状态
信号量的计数值都有限制：限定最大值。
如果最大值被限定为1，那么它就是二值信号量；
如果最大值不是1，那么它就是计数型信号量。
1.2 队列与信号量的对比
| 队列 | 信号量 |
| 可以容纳多个数据； 创建队列有两部分内存：队列结构体+队列项存储空间 | 仅存放计数值，无法存放其他数据； 创建信号量，只需分配信号量结构体 |
| 写入队列：当队列满时，可阻塞； | 释放信号量：不可阻塞，计数值++， 当计数值为最大值时，返回失败 |
| 读取队列：当队列为空时，可阻塞； | 获取信号量：计数值--， 当没有资源时，可阻塞 |
二、二值信号量（熟悉）
2.1 二值信号量相关概念
二值信号量的本质是一个队列长度为1的队列，该队列就只有空 和 满两种情况，这就是二值。
二值信号量通常用于互斥访问或者任务同步，与互斥信号量比较类似，但是二值信号量可能会导致优先级翻转的问题，所以二值信号量更适合用于同步！
2.2 二值信号量相关API函数（熟悉）
使用二值信号量的过程：创建二值信号量->释放二值信号量->获取二值信号量
| 函数 | 描述 |
| xSemaphoreCreateBinary() | 使用动态方式创建二值信号量 |
| xSemaphoreCreateBinaryStatic() | 使用静态方式创建二值信号量 |
| xSemaphoreGive() | 释放信号量 |
| xSemaphoreGiveFromISR() | 在中断中释放信号量 |
| xSemaphoreTake() | 获取信号量 |
| xSemaphoreTakeFromISR() | 在中断中获取信号量 |
创建方式仅介绍动态创建的方式。
2.2.1 创建二值信号量函数：SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void )
| 返回值 | 描述 |
| NULL | 创建失败 |
| 其他值 | 创建成功返回二值信号量的句柄 |
2.2.2 释放二值信号量函数：BaseType_t xSemaphoreGive( xSemaphore )
| 形参 | 描述 |
| xSemaphore | 要释放的信号量句柄 |
| 返回值 | 描述 |
| pdPASS | 释放信号量成功 |
| errQUEUE_FULL | 释放信号量失败 |
2.2.3 获取二值信号量函数：BaseType_t xSemaphoreTake( xSemaphore, xBlockTime )
| 形参 | 描述 |
| xSemaphore | 要获取的信号量句柄 |
| xBlockTime | 阻塞时间 |
| 返回值 | 描述 |
| pdTRUE | 获取信号量成功 |
| pdFALSE | 超时，获取信号量失败 |
三、二值信号量实验（掌握）
3.1、实验目的：
学习 FreeRTOS 的二值信号量相关API函数的使用
3.2、实验设计：
将设计三个任务：start_task、task1、task2
三个任务的功能如下：
- start_task：用来创建task1和task2任务
- task1：用于按键扫描，当检测到按键KEY0被按下时，释放二值信号量
- task2：获取二值信号量，当成功获取后打印提示信息
3.3 实验代码
demo.c
空格不够了，明日再更！
四、计数型信号量（熟悉）
4.1 计数型信号量相关概念
计数型信号量相当于队列长度大于1的队列，因此计数型信号量能够容纳多个资源，这在计数型信号量被创建的时候确定的。
计数型信号量适用场合：
事件计数：当每次事件发生后，在事件处理函数中释放技术型信号量（计数值+1），其它任务会获取计数型信号量（计数值-1），这种场合一般在创建时将初始计数值设置为0
资源管理：信号量表示有效的资源数目。任务必须先获取信号量（信号量计数值-1），才能获取资源控制权。当计数值减为零时表示没有资源。当任务使用完资源后，必须释放信号量（信号量计数值+1）。信号量创建时计数值应等于最大资源数目。
4.2 使用计数型信号量相关API函数（熟悉）
使用计数型信号量的过程：创建计数型信号量->释放信号量->获取信号量
| 函数 | 描述 |
| xSemaphoreCreateCounting() | 使用动态方法创建计数型信号量。 |
| xSemaphoreCreateCountingStatic() | 使用静态方法创建计数型信号量 |
| uxSemaphoreGetCount() | 获取信号量的计数值 |
计数型信号量的释放和获取与二值信号量相同 ！此处也仅介绍动态方法创建计数型信号量。
4.2.1 计数型信号量创建API函数
#define xSemaphoreCreateCounting( uxMaxCount , uxInitialCount ) \
xQueueCreateCountingSemaphore( ( uxMaxCount ) , ( uxInitialCount ) )
此函数用于创建一个计数型信号量 。
| 形参 | 描述 |
| uxMaxCount | 计数值的最大值限定 |
| uxInitialCount | 计数值的初始值 |
| 返回值 | 描述 |
| NULL | 创建失败 |
| 其他值 | 创建成功返回计数型信号量的句柄 |
4.2.2 获取信号量的计数值
#define uxSemaphoreGetCount( xSemaphore ) \
uxQueueMessagesWaiting( ( QueueHandle_t ) ( xSemaphore ) )
此函数用于获取信号量当前计数值大小
| 形参 | 描述 |
| xSemaphore | 信号量句柄 |
| 返回值 | 描述 |
| 整数 | 当前信号量的计数值大小 |
五、计数型信号量实验（掌握）
5.1、实验目的：
学习 FreeRTOS 的计数型信号量相关API函数的使用
5.2、实验设计：
将设计三个任务：start_task、task1、task2
三个任务的功能如下：
- start_task：用来创建task1和task2任务
- task1：用于按键扫描，当检测到按键KEY0被按下时，释放计数型信号量
- task2：每过一秒获取一次计数型信号量，当成功获取后打印信号量计数值
5.3 实验代码
demo.c
六、优先级翻转简介（熟悉）
优先级翻转：高优先级的任务反而慢执行，低优先级的任务反而优先执行。
