µCOS-III 任务同步机制-任务信号量

news2025/1/8 12:35:53

1. 什么是任务信号量

任务信号量是一种用于任务间同步和通信的计数器，通常用于解决任务间的竞争条件和资源共享问题。在µC/OS-III中，任务信号量提供了二进制信号量和计数信号量两种类型：

二进制信号量：只能取值0或1，适用于信号和事件标志。
计数信号量：可以取任意非负整数值，适用于资源计数。

2. 任务信号量的基本操作

µC/OS-III提供了一组API函数来操作任务信号量，这些函数包括创建信号量、等待信号量、释放信号量等。下面是一些常用的任务信号量API函数：

OSSemCreate(): 创建一个信号量。
OSSemPend(): 等待一个信号量。
OSSemPost(): 释放一个信号量。
OSSemDel(): 删除一个信号量。

3. 示例代码

以下是一个简单的示例代码，展示了如何在µC/OS-III中使用任务信号量进行任务间的同步：

#include <os.h>

OS_SEM MySem;

void Task1(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;

    while (1)
    {
        // 等待信号量
        OSSemPend(&MySem, 0, OS_OPT_PEND_BLOCKING, NULL, &err);
        
        if (err == OS_ERR_NONE)
        {
            // 执行任务
            // ...
        }
    }
}

void Task2(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;

    while (1)
    {
        // 释放信号量
        OSSemPost(&MySem, OS_OPT_POST_1, &err);
        
        if (err == OS_ERR_NONE)
        {
            // 执行其他任务
            // ...
        }

        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0, OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT, &err); // 延迟1秒
    }
}

int main(void)
{
    OS_ERR err;

    // 初始化µC/OS-III
    OSInit(&err);

    // 创建信号量
    OSSemCreate(&MySem, "My Semaphore", 0, &err);

    // 创建任务
    OSTaskCreate((OS_TCB *)&Task1TCB, "Task 1", Task1, 0, TASK1_PRIO, Task1Stk, TASK1_STK_SIZE / 10, TASK1_STK_SIZE, 0, 0, 0, (OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), &err);
    OSTaskCreate((OS_TCB *)&Task2TCB, "Task 2", Task2, 0, TASK2_PRIO, Task2Stk, TASK2_STK_SIZE / 10, TASK2_STK_SIZE, 0, 0, 0, (OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), &err);

    // 启动多任务调度
    OSStart(&err);

    return 0;
}

4. 任务与信号量交互的时序图

5. 任务信号量的使用场景

任务信号量在嵌入式系统中有广泛的应用场景，特别是以下几个方面：

任务同步：任务信号量可以用于确保多个任务按照一定的顺序执行。例如，任务A必须在任务B之后执行，信号量可以用于协调它们的执行顺序。
资源管理：任务信号量可以用于管理共享资源的访问。例如，一个打印机资源需要被多个任务共享，信号量可以确保同一时间只有一个任务可以访问打印机。
事件通知：任务信号量可以用于通知任务某个事件的发生。例如，传感器数据准备好后，可以通过信号量通知处理数据的任务。