FreeRtos同步互斥与通信

news2024/9/22 7:40:58

前言：本篇笔记参考韦东山老师，视屏教程，连接放在最后。

同步与互斥的基本概念

同步：Task_a执行完成之后Task_b才能执行，让任务按照特定的顺序去执行。

互斥：当Task_a访问临界资源进行执行，Task_b就不能执行，反之也成立。

这两个概念的主要区别就是，同步是有特定顺序的，互斥不是，互斥是谁访问到临界资源谁就执行，没有访问到的就等待，执行结束释放资源，在此访问执行。

Task同步代码体现

static int g_LCDCanUse = 1;
static voltile int g_calc_end = 0;    //实现同步的标志位
static uint64_t g_time = 0;
static uint32_t g_sum = 0;
 
void CalcTask(void *params)
{
	uint32_t i = 0;
	
	LCD_PrintString(0, 0, "Waiting");
 
	g_time = system_get_ns();
	for (i = 0; i < 10000000; i++)
	{
		g_sum += i;
	}
	g_calc_end = 1;//更新标志位 允许task2跑
	g_time = system_get_ns() - g_time;
 
	vTaskDelete(NULL);
}
 
 
void LcdPrintTask(void *params)
{
	int len;
	while (1)
	{
		LCD_PrintString(0, 0, "Waiting");
		
		vTaskDelay(3000);
		
		while (g_calc_end == 0);//判断task1，完成没
		
		/* 打印信息 */
		if (g_LCDCanUse)
		{
			g_LCDCanUse = 0;
			
			LCD_ClearLine(0, 0);
			len = LCD_PrintString(0, 0, "Sum: ");
			LCD_PrintHex(len, 0, g_sum, 1);
			
			LCD_ClearLine(0, 2);
			len = LCD_PrintString(0, 2, "Time(ms): ");
			LCD_PrintSignedVal(len, 2, g_time/1000000);
			
			g_LCDCanUse = 1;
		}
		vTaskDelete(NULL);
	}
}
xTaskCreate(CalcTask, "task1", 128, NULL, osPriorityNormal, NULL);
xTaskCreate(LcdPrintTask, "task2", 128, &g_Task2Info, osPriorityNormal, NULL);

这里task1和task2两个任务实现了同步，task2的执行必须在task1后面，但是这里其实还是有一点问题的，task2在等待static int g_calc_end 标志位的时候，是有cpu分配时间的，如果想让任务执行更快，可以估算Task1的执行时间，将Task2使用vTaskDelay()进行延时。

Task互斥代码体现

01 int LCD_PrintString(int x, int y, char *str) 
02 { 
03 static int bCanUse = 1; 
04 if (bCanUse) 
05 { 
06 bCanUse = 0; 
07 /* 使用LCD */ 
08 bCanUse = 1; 
09 return 0; 
10 } 
11 return -1; 
12 } 

xTaskCreate(LcdPrintTask, "task1", 128, &g_Task1Info, osPriorityNormal, NULL);
xTaskCreate(LcdPrintTask, "task2", 128, &g_Task2Info, osPriorityNormal, NULL);
xTaskCreate(LcdPrintTask, "task3", 128, &g_Task3Info, osPriorityNormal, NULL);

在文件中，三个task任务使用 LcdPrintTask函数作为执行函数，但是OLED屏幕是一种互斥资源，在这里代码里面使用了标志位 g_LCDCanUse ，来防止使用Oled的过程被其他Task打断，这里通过堆标志位，进行赋值可以防止大部分情况下的Task进行切换，但是当Task1，执行到if语句，也就是第10行，这个时候切换为Task2，发现Task2也是能够正常执行的，这就会造成IIC通信时序混乱，但是这种概率很小。

01 int LCD_PrintString(int x, int y, char *str) 
02 { 
03 static int bCanUse = 1; 
04 bCanUse--; 
05 if (bCanUse == 0) 
06 { 
07 /* 使用LCD */ 
08 bCanUse++; 
09 return 0; 
10 } 
11 else 
12 { 
13 bCanUse++; 
14 return -1; 
15 } 
16 }

第一段代码中实现资源互斥，有小概率出现没有效果，是因为标志位，判断还有赋值占用时间太长了，第二段代码中，将标志位的赋值放在进入判断之前，相对于第一段代码的效果好很多，但是仍然会导致，访问Oled资源的时候无法实现互斥访问。

01 int LCD_PrintString(int x, int y, char *str) 
02 { 
03 static int bCanUse = 1; 
04 disable_irq(); 
05 if (bCanUse) 
06 { 
07 bCanUse = 0; 
08 enable_irq(); 
09 /* 使用LCD */ 
10 bCanUse = 1; 
11 return 0; 
12 } 
13 enable_irq(); 
14 return -1; 
15 }

上面两段代码，无法完全实现互斥访问oled资源的很大一部分原因，是因为Task之间的切换运行，也就是多Task运行，在进项判断的时候如果可以将中断关闭，不在进行Task切换，就能够完全实现，对Oled资源的互斥访问。

最后这一段代码，可以实现对Oled资源互斥，没有任何漏洞，但是在Task_b使用cpu资源进行判断是否能够执行OLed任务的时候，是一种对cpu资源的浪费，和上面同步的缺陷一样。