计数型信号量

news2024/12/23 18:15:58

回顾上节所讲：

Q: 什么是信号量？

A: 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，“量”还可以用来表示资源的数量，当“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，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。

计数型信号量相当于队列长度大于1 的队列，因此计数型信号量能够容纳多个资源，计数型信号量的值反应的是资源的状态。

关于计数信号量的理解，比较经典的就是“停车场”，假如停车场有3个车位，那么这就是个计数值为3的计数信号量，每当有一辆车开进停车场，计数值就会减1，如果停车场停满了3辆车，计数值就会为0，此时有新的车开过停车场，只需要查看计数值就知道，无法进入停车，只能返回或者继续等着。

计数型信号量相关 API 函数

uxMaxCount：可以达到的最大计数值
uxInitialCount：创建信号量时分配给信号量的计数值
返回值：成功，返回对应计数型信号量的句柄；失败，返回 NULL

除了创建有略微的区别，计数型信号量的释放和获取与二值信号量完全相同！

实操演示

需求：创建一个计数型信号量，按下 KEY1 则释放信号量，按下 KEY2 获取信号量。

由于计数信号量和二值信号量的实现非常类似，所以直接复制上节二值信号量的Cube文件“mjm_freeRTOS_Sema_Bi” 并重命名为 “mjm_freeRTOS_Sema_coun”

打开相应的Cube文件：

1. 配置按钮的GPIO：

2. 找到左侧的Middleware --> FREERTOS：

2.1 在“Config parameters”，将“USE_COUNTING_SEMAPHORES” 设置为 “Enabled”：

2.2 在“Timers and Semaphores”，删除刚刚创建的二值信号量，并创建一个新的计数信号量：

3. 生成代码打开Keil:

3.1 查看生成计数信号量的函数：

跳转这个函数并查看计数型信号量的部分：

可见，Cube封装的这个函数在创建计数型信号量的时候，将“xSemaphoreCreateCounting()" 的两个输入参数都设置为了count，所以和二值信号量一样，在创建计数信号量的时候，会同时释放所有的信号量。

3.2 代码实现：

#include "stdio.h"

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){ //按键消抖
				printf("KEY1 has been pressed\r\n");
				if (xSemaphoreGive(myCountingSemHandle) == pdTRUE){ //释放信号量并判断返回值，如果返回成功
					printf("successfully give\r\n");
				}else{//如果返回失败
					printf("fail to give\r\n");
				}		
			}
			while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET); //等待按键松开，防止出现按钮一直按着，就一直删除创建任务			
		}
		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){ //按键消抖
				printf("KEY2 has been pressed\r\n");
				if (xSemaphoreTake(myCountingSemHandle, 0 ) == pdTRUE){ //获取信号量并判断返回值，如果返回成功 
					printf("successfully take\r\n");
				}else{//如果返回失败
					printf("fail to take\r\n");
				}
			}
			while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET); //等待按键松开，防止出现按钮一直按着，就一直删除创建任务			
		}
		osDelay(10);
  }
}

可见，关于计数信号量的获取和释放，其实除了函数不同之外其余完全相同！