FreeRTOS二值信号量

news2024/11/27 8:47:03

一、信号量的概念

1、信号量的基本概念

2、信号量的分类

二、二值信号量简介

三、二值信号量相关API

1、创建二值信号量

2、释放二值信号量

3、获取二值信号量

四、二值信号量实操

1、实验需求

2、CubeMX配置

3、代码实现

一、信号量的概念

1、信号量的基本概念

信号量（Semaphore），是在多任务环境下使用的一种机制，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

信号量这个名字，我们可以把它拆分来看，信号可以起到通知信号的作用，然后我们的量还可以用来表示资源的数量，当我们的量只有0和1的时候，它就可以被称作二值信号量，只有两个状态，当我们的那个量没有限制的时候，它就可以被称作为计数型信号量。

信号量也是队列的一种。

2、信号量的分类

二值信号量(同步应用)

计数信号量(资源管理)

互斥信号量(互斥访问)

递归互斥信号量(简要了解即可)

二、二值信号量简介

二值信号量其实就是一个长度为1，大小为零的队列，只有0和1两种状态，通常情况下，我们用它来进行互斥访问或任务同步。

互斥访问：比如门跟钥匙，只有获取到钥匙才可以开门

任务同步：比如学习完知识点才能写博客

三、二值信号量相关API

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

1、创建二值信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );

参数：

返回值：

成功，返回对应二值信号量的句柄；
失败，返回 NULL 。

2、释放二值信号量

BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

参数：

xSemaphore：要释放的信号量句柄

返回值：

成功，返回 pdPASS ；
失败，返回 errQUEUE_FULL 。

3、获取二值信号量

BaseType_t xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore,
                    TickType_t xTicksToWait );

参数：

xSemaphore：要获取的信号量句柄
xTicksToWait：超时时间，0 表示不超时，portMAX_DELAY表示卡死等待；

返回值：

成功，返回 pdPASS ；
失败，返回 errQUEUE_FULL 。

四、二值信号量实操

1、实验需求

创建一个二值信号量，按下 KEY1 则释放信号量，按下 KEY2 获取信号量。

2、CubeMX配置

这里已经将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6，具体操作流程看前面的文章。

查看原理图配置按键引脚

这里已经将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6，具体操作流程看前面的文章。

创建两个任务用来放入和获取信号量

创建一个二值信号量

3、代码实现

uart.c 重定向printf

#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	unsigned char temp[1] = {ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
	return ch;
}

需要打开魔术棒勾上红框内选项实现串口打印

打开freertos.c并添加代码

void StartTaskGive(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			osDelay(20);
			if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
			{                                               
				if(xSemaphoreGive(myBinarySemHandle) == pdPASS) 
					printf("二值信号量获取成功\r\n");
				else
					printf("二值信号量放释放失败\r\n");
			}
			while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);
		}
    osDelay(10);
  }
}
 
 
void StartTaskTake(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			osDelay(20);
			if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
			{
                                // 0 表示不超时，portMAX_DELAY表示卡死等待      
				if(xSemaphoreTake(myBinarySemHandle, portMAX_DELAY ) == pdPASS) 
					printf("二值信号量获取成功\r\n");
				else
					printf("二值信号量获取失败\r\n");
			}
			while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);
		}
    osDelay(10);
  }
}

可见释放二值信号量后便可以成功获取获取二值信号量，但是只能释放多次就只有第一次能释放成功，同时获取也是只能获取一次（前提是已经释放），多次获取也只有第一次能获取成功。

注意：
创建后的二值信号量原先代码和修改后的代码如下：由于CubeMX内置函数中存在bug，即在创建二值信号量时就已经释放二值信号量，所以会出现不按下KEY1（释放二值信号量）时，按下KEY2就直接能获取二值信号量，如下：
若将获取二值信号量函数的第二个参数修改成卡斯等待，即portMAX_DELAY，如下
xSemaphoreTake(myBinarySemHandle, portMAX_DELAY )
那么会出现在没释放二值信号量前按下KEY2（获取二值信号量），那么会一直卡死等待释放二值信号量，当KEY1一按下，二值信号量会被立马获取，此时就不存在二值信号量，当KEY1再次按下时，还是会释放成功，如下：