信号量的本质
信号量是一个特殊的队列,但并不涉及数据传输,因此不需要读写位置和发送者列表,但是多了一个最大计数值。
个人理解:信号量类似一个加入了保护机制的全局变量,不会因为中断切换的原因而导致数据出错。
信号量的操作分为:take和give,当信号量为0时,take操作可以延迟,但是give操作不可以延迟,当信号量有数字后将会唤醒take操作取出信号量,cnt--
信号量操作函数
创建
创建二进制信号量
/* 创建一个二进制信号量,返回它的句柄。
* 此函数内部会分配信号量结构体
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );
/* 创建一个二进制信号量,返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存,所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体,并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinaryStatic( StaticSemaphore_t *pxSemaphoreBuf
fer );
创建计数型信号量
/* 创建一个计数型信号量,返回它的句柄。
* 此函数内部会分配信号量结构体
* uxMaxCount: 最大计数值
* uxInitialCount: 初始计数值
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(UBaseType_t uxMaxCount, UBaseType_t
uxInitialCount);
/* 创建一个计数型信号量,返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存,所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体,并传入它的
指针
* uxMaxCount: 最大计数值
* uxInitialCount: 初始计数值
* pxSemaphoreBuffer: StaticSemaphore_t 结构体指针
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCountingStatic( UBaseType_t uxMaxCount,
UBaseType_t uxInitialCount,
StaticSemaphore_t *pxSemaphore
Buffer );
获取信号量
任务中使用
BaseType_t xSemaphoreTake(
SemaphoreHandle_t xSemaphore,
TickType_t xTicksToWait
);
中断中使用
BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR(
SemaphoreHandle_t xSemaphore,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);
释放信号量
/* 任务中使用 */
BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );
/* 中断中使用 */
BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR(
SemaphoreHandle_t xSemaphore,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);
信号量唤醒
信号量唤醒类似于任务调度,是将获取函数放在一个链表中,优先级高则先,优先级相同则先进先动
优先级反转问题
在使用信号量时有可能出现优先级反转的问题,即高优先级任务反而无法运行
示例:
1.低优先级任务A创建并获取初始值为1的信号量
2.中优先级任务B创建抢占任务A,信号量未被恢复
3.创建高优先级任务C要求获取信号量或一直阻塞,但是因为任务A未释放信号量而任务B阻止任务A释放信号量因此任务C被任务B阻塞了,这就是优先级反转
解决办法
在任务C运行过程中将任务A的优先级提高到与自己相同,使得任务A能将信号量释放,在释放后任务A自动回归原本的优先级,这叫做优先级继承,由此我们引出互斥量。
互斥量
互斥量实际就是二进制信号量的一种变种,只是在信号量的基础上加入了优先级继承和优先级恢复的机制上
创建
/* 创建一个互斥量,返回它的句柄。
* 此函数内部会分配互斥量结构体
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutex( void );
/* 创建一个互斥量,返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存,所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体,并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutexStatic( StaticSemaphore_t *pxMutexBuffer );
事件组
事件组的本质
事件组本质上是个二进制整数,除了高八位以外的每一位都代表一个任务,其他的任务可以选择等待其中某个或某些位,也可以写事件即写某个位,如果写入的事件与等待的事件相对应则会唤醒等待的任务
创建
/* 创建一个事件组,返回它的句柄。
* 此函数内部会分配事件组结构体
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );
/* 创建一个事件组,返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存,所以需要先有一个 StaticEventGroup_t 结构体,并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄,非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic( StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer
);
14.2.2 删
设置事件
/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位?
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位,比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* 返回值: 返回原来的事件值(没什么意义, 因为很可能已经被其他任务修改了)
*/
EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet );
/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位?
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位,比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* pxHigherPriorityTaskWoken: 有没有导致更高优先级的任务进入就绪态? pdTRUE-有, p
dFALSE-没有
* 返回值: pdPASS-成功, pdFALSE-失败
*/
BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet,
BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );
等待事件
EventBits_t xEventGroupWaitBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
const BaseType_t xClearOnExit,
const BaseType_t xWaitForAllBits,
TickType_t xTicksToWait );