03 FreeRTOS 同步互斥与通信

news2024/9/24 3:27:48

1、同步与互斥

一句话理解同步与互斥：我等你用完厕所，我再用厕所。

什么叫同步？就是：哎哎哎，我正在用厕所，你等会。

什么叫互斥？就是：哎哎哎，我正在用厕所，你不能进来。

同步与互斥经常放在一起讲，是因为它们之的关系很大，“互斥"操作可以使用“同步"来实现。我"等"你用完厕所，我再用厕所。这不就是用“同步"来实现“互斥吗?

设置一段伪代码如下：

void 抢厕所(void)
{
    if(有人在用) 我眯一会;
    用厕所;
    喂，醒醒，有人要用厕所吗;
}

假设有A、B两人早起抢厕所，A先行一步占用了；B慢了一步，于是就眯一会；当A用完后叫醒B，B也就愉快地上厕所了。

在这个过程中，A、B是互斥地访问“厕所"，“厕所'被称之为临界资源。我们使用了“休眠-唤醒"的同步机制实现了临界资源"的“互斥访问"。

同一时间只能有一个人使用的资源，被称为临界资源。比如任务A、B都要使用串口来打印，串口就是临界资源。如果A、B同时使用串口，那么打印出来的信息就是A、B混杂，无法分辨。所以使用串口时，应该是这样：A用完，B再用；B用完，A再用。

2、自己实现同步例子：有缺陷

static int sum = 0;
static volatile int flagCalcEnd = 0;

void Task1Function( void * param)
{
	volatile int i = 0;	//使用volatile修饰，让系统不要去优化这个变量
	while(1){
		for(i = 0; i < 10000000; i++){
			sum++;
		}
		//printf("1");
		flagCalcEnd = 1;
		vTaskDelete(NULL);
	}
}

void Task2Function( void * param)
{
	while(1){
		if(flagCalcEnd){
			printf("sum = %d\r\n", sum);
		}
		//printf("2");
	}
}

当任务一一直在累加时，任务二还一直在竞争cpu资源，此时完成10000000次累加用了4s。

如果注释掉任务二，此时完成10000000次累加用了2s。

因此可以看出在任务二中使用循环检测某个变量，来实现同步的方法是有缺陷的，如果在任务二中让其在等待的过程中，让任务二进入blocked状态，不要让其去抢占cpu资源，这个程序的运行效率就会大幅提高。

3、自己实现互斥例子：有缺陷

void TaskGenericFunction( void * param)
{
	while(1){
		printf("%s\r\n", (char *)param);
	}
}


//main函数中
xTaskCreate(TaskGenericFunction, "Task3", 100, "Task 3 is running", 1, NULL);
xTaskCreate(TaskGenericFunction, "Task4", 100, "Task 3 is running", 1, NULL);

可以发现任务三和任务四打印的语句掺杂在一起，任务三的语句还没打印完就被打断了，没有能在打印的时候互斥的去独占整个串口

在这基础上去做出改进，让打印信息时可以独占串口。但是从结果可以看出此时只有一个任务在一直执行，另一个任务抢不到cpu资源。

static volatile int flagUARTused = 0;

void TaskGenericFunction( void * param)
{
	while(1){
		if(!flagUARTused){
			flagUARTused = 1;
			printf("%s\r\n", (char *)param);
			flagUARTused = 0;
		}	
	}
}

如果想要另一个任务也能抢到资源，可以在上面的基础上加个delay函数。

void TaskGenericFunction( void * param)
{
	while(1){
		if(!flagUARTused){
			flagUARTused = 1;
			printf("%s\r\n", (char *)param);
			flagUARTused = 0;
			vTaskDelay(1);
		}	
	}
}