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概述
1 使用STM32Cube 配置信号量
1.1 引子
1.2 STM32Cube中配置FreeRTOS
1.3 STM32Cube生成Project
2 cmsis_os中信号量接口函数
2.1 函数：osSemaphoreNew
2.2 函数：osSemaphoreGetName
2.3 函数：osSemaphoreAcquire
2.4 函数：osSemaphoreRelease
2.5 函数：osSemaphoreGetCount
2.6 函数：osSemaphoreDelete
3 使用信号量方法
3.1 定义信号量的变量
3.1.1 数据结构： osSemaphoreAttr_t
3.1.2 数据结构：StaticSemaphore_t
3.1.3 数据结构：osSemaphoreId_t
3.2 一个Demo
3.2.1 定义信号量参数
3.2.2 创建信号量
3.2.3 Task中使用信号量
4 总结
概述
本文主要介绍Free RTOS中Semaphore的使用方法，包括使用STM32Cube中配置FreeRTOS，并且使能Semaphore，还介绍了Free RTOS中Semaphore中相关的函数。还通过一个简单的实例，来介绍Semaphore的使用方法。
1 使用STM32Cube 配置信号量
1.1 引子
笔者使用硬件平台为STM32H750，本文使用STM32CubeMX配置工程代码，并用该工具生成FreeRTOS的相关的Task和Semaphore相关的代码。关于嵌入式实时操作系统中的信号量的概念，笔者已经在其他文章中做了介绍，这里仅仅介绍如何使用FreeRTOS提供的接口，来实现功能。
1.2 STM32Cube中配置FreeRTOS
step-1: 使能FreeRTOS
step-2： 配置信号量参数，笔者配置了3个信号量
1）2个二值信号量
2）一个计数信号量
step-3：配置Task，用于测试信号量的功能，配置3个Task，每个task的优先级相互之间不同
1.3 STM32Cube生成Project
完成Semaphore和Task参数配置后，就可以点击GENERATE生成Project，完成GENERATE之后，打开工程，其项目文件结构如下：
1） 和FreeRTOS相关的代码已经被加载项目中
2） STM32Cube生成的和FreeRTOS相关的应用代码
2 cmsis_os中信号量接口函数
2.1 函数：osSemaphoreNew
函数功能： 创建并初始化一个信号量对象。
函数原型：
osSemaphoreId_t osSemaphoreNew (uint32_t max_count, uint32_t initial_count, const osSemaphoreAttr_t *attr);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| max_count | 可用令牌的最大数量 |
| initial_count | 可用令牌的初始数量 |
| attr | 信号量属性; 默认值: NULL。 |
返回值：
供其他函数参考的信号量ID，如果发生错误则为NULL。
2.2 函数：osSemaphoreGetName
函数功能：获取信号量对象的名称
函数原型：
const char *osSemaphoreGetName (osSemaphoreId_t semaphore_id);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| semaphore_id | 获取的信号量ID,这个ID是由osSemaphoreNew创建的 |
返回值：
状态码，表示函数的执行状态。
2.3 函数：osSemaphoreAcquire
函数功能： 获取信号量令牌，如果当前没有令牌，则超时放弃。
函数原型：
osStatus_t osSemaphoreAcquire (osSemaphoreId_t semaphore_id, uint32_t timeout);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| semaphore_id | 获取的信号量ID,这个ID是由osSemaphoreNew创建的 |
| timeout | CMSIS_RTOS_TimeOutValue，如果没有超时，则为0。 |
返回值：
状态码，表示函数的执行状态
2.4 函数：osSemaphoreRelease
函数功能：释放一个信号量令牌，直到初始最大计数。
函数原型：
osStatus_t osSemaphoreRelease (osSemaphoreId_t semaphore_id);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| semaphore_id | 获取的信号量ID,这个ID是由osSemaphoreNew创建的 |
返回值：
状态码，表示函数的执行状态
2.5 函数：osSemaphoreGetCount
功能介绍：获取当前信号量令牌计数。
函数原型：
uint32_t osSemaphoreGetCount (osSemaphoreId_t semaphore_id);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| semaphore_id | 获取的信号量ID,这个ID是由osSemaphoreNew创建的 |
返回值：
可用令牌的数量。
2.6 函数：osSemaphoreDelete
功能介绍：删除信号量对象。
函数原型：
osStatus_t osSemaphoreDelete (osSemaphoreId_t semaphore_id);参数介绍：
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| semaphore_id | 获取的信号量ID,这个ID是由osSemaphoreNew创建的 |
返回值：
状态码，表示函数的执行状态
3 使用信号量方法
3.1 定义信号量的变量
3.1.1 数据结构： osSemaphoreAttr_t
数据结构参数说明
| 参数名称 | 描述 |
|---|---|
| name | 信号量的名称 |
| attr_bits | 属性位 |
| cb_mem | 控制块存储器 |
| cb_size | 为控制块提供的内存大小 |
/// Attributes structure for semaphore.
typedef struct {const char *name; ///< name of the semaphoreuint32_t attr_bits; ///< attribute bitsvoid *cb_mem; ///< memory for control blockuint32_t cb_size; ///< size of provided memory for control block
} osSemaphoreAttr_t;3.1.2 数据结构：StaticSemaphore_t
了解嵌入式实时操作系统中信号的相关知识，就知道每一个信号必须有一个controlBlock，其数据结构定义如下：
信号controlBlock数据结构定义如下：
3.1.3 数据结构：osSemaphoreId_t
在cmsis_os2.h 文件中定义了osSemaphoreId_t的数据类型为 void
3.2 一个Demo
3.2.1 定义信号量参数
代码第16行： 重新定义信号量控制块类型
代码第19行： 定义信号量ID
代码第21行： 定义信号量控制块
代码第23~27行：初始化信号参数簇
源代码
typedef StaticSemaphore_t osStaticSemaphoreDef_t;/* Definitions for myBinarySem01 */
osSemaphoreId_t myBinarySem01Handle;osStaticSemaphoreDef_t myBinarySem01ControlBlock;const osSemaphoreAttr_t myBinarySem01_attributes = {.name = "myBinarySem01",.cb_mem = &myBinarySem01ControlBlock,.cb_size = sizeof(myBinarySem01ControlBlock),
};/* Definitions for myBinarySem02 */
osSemaphoreId_t myBinarySem02Handle;
osStaticSemaphoreDef_t myBinarySem02ControlBlock;
const osSemaphoreAttr_t myBinarySem02_attributes = {.name = "myBinarySem02",.cb_mem = &myBinarySem02ControlBlock,.cb_size = sizeof(myBinarySem02ControlBlock),
};/* Definitions for myCountingSem01 */
osSemaphoreId_t myCountingSem01Handle;
osStaticSemaphoreDef_t myCountingSem01ControlBlock;
const osSemaphoreAttr_t myCountingSem01_attributes = {.name = "myCountingSem01",.cb_mem = &myCountingSem01ControlBlock,.cb_size = sizeof(myCountingSem01ControlBlock),
};3.2.2 创建信号量
代码第50~53行：创建两个二值信号量
代码第56行：创建一个计数信号量
源代码：
void initTask( void )
{myBinarySem01Handle = osSemaphoreNew(1, 1, &myBinarySem01_attributes);/* creation of myBinarySem02 */myBinarySem02Handle = osSemaphoreNew(1, 1, &myBinarySem02_attributes);/* creation of myCountingSem01 */myCountingSem01Handle = osSemaphoreNew(2, 2, &myCountingSem01_attributes);
}3.2.3 Task中使用信号量
代码第79行： 申请信号量myBinarySem01Handle
代码第65行： 释放信号量myBinarySem01Handle
详细代码：
void mainTask(void *argument)
{ osStatus_t sem_osStatus;for(;;){ sem_osStatus = osSemaphoreRelease(myBinarySem01Handle);if( sem_osStatus == osOK ){printf("myBinarySem01Handle: osSemaphoreRelease \r\n"); }osDelay(30);}
}void monitorTask(void *argument)
{osStatus_t sem_osStatus;for(;;){sem_osStatus = osSemaphoreAcquire(myBinarySem01Handle, 100);if( sem_osStatus == osOK ){printf("myBinarySem01Handle: osSemaphoreAcquire \r\n");}osDelay(10);}
}4 总结
1）FreeRTOS的源代码cmsis_os2.h定义了所有的和信号量相关的接口函数
2）使用二值信号量时，需要定义和信号量相关的参数，包括信号量ID，控制块和参数族
3）通过osSemaphoreAcquire函数申请信号
4）通过osSemaphoreRelease释放信号量
