1 优先级翻转问题

2 互斥信号量概念及其应用

2.2FreeRTOS互斥信号量介绍

2.3FreeRTOS互斥信号量工作原理

3 互斥信号量函数应用

3.1功能分析

3.2API详解

3.3功能实现

4 递归互斥信号量函数应用

4.1死锁现象

编辑

4.2API详解

4.3解决死锁

5 互斥信号量实现原理

5.1互斥信号量创建

5.2互斥信号量获取&释放

5.3优先级继承原理

5.4递归互斥信号量获取&释放

1 优先级翻转问题

二值信号量中一个bug

低优先级任务可以被高优先级任务抢占，但是如果这个时候低优先级任务占用信号量，那么高优先级任务会阻塞。这时候中优先级抢占了低优先级的任务，再等低优先级任务运行完释放信号量，这时候高优先级任务才运行。

上述情况中优先级任务抢占了高优先级任务，系统会出现问题，保证不了了任务的实时性。

功能需求

新建三个任务，优先级分别为中高低
新建二值信号量，用于模拟优先级翻转
低优先级任务获取信号量后，被中优先级打断，中优先级任务执行时间较长，因为低优先级任务还未释放信号量，高优先级任务就无法获取信号量继续运行

使用接口在低优先级任务中模拟调度，内部其实就是PendSV

//创建二值信号量
osSemaphoreDef(PrBinarySem);
PrBinarySemHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(PrBinarySem), 1);//创建low、nomal、high任务osThreadDef(DelayTask, Delay_Task, osPriorityLow, 0, 128);DelayTaskHandle = osThreadCreate(osThread(DelayTask), NULL);osThreadDef(LedTask, Led_Task, osPriorityNormal, 0, 128);LedTaskHandle = osThreadCreate(osThread(LedTask), NULL);osThreadDef(HighTask, High_Task, osPriorityHigh, 0, 128);HighTaskHandle = osThreadCreate(osThread(HighTask), NULL);uint32_tvoid Delay_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("Low Task Take Sem\r\n");  if(xSemaphoreTake(PrBinarySemHandle,portMAX_DELAY) == pdPASS){printf("Low Task is Runing\r\n");}//为了保证中优先级任务有足够时间抢占抢占for(i=0;i<2000000;i++){taskYIELD();}printf("Low Task Give Sem\r\n");  xSemaphoreGive(PrBinarySemHandle);osDelay(500);}
}void Led_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("Normal Task is Runing\r\n");osDelay(500);}
}void High_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("High Task Take Sem\r\n");  if(xSemaphoreTake(PrBinarySemHandle,portMAX_DELAY) == pdPASS){printf("High Task is Runing\r\n");}printf("High Task Give Sem\r\n");  xSemaphoreGive(PrBinarySemHandle);osDelay(500);}
}

2 互斥信号量概念及其应用

2.1互斥信号量概念

用于解决优先级反转问题

当高优先级任务运行时，如果信号量被低优先级任务获取，那么临时提高低优先级任务。

但是二值信号量是共有的，所有任务都可以获取。

互斥信号量特性：

优先级继承
任务独享公共资源

2.2FreeRTOS互斥信号量介绍

Mutex 互斥信号量

RecursiveMuxtex 互斥信号量（解决普通信号量的死锁问题）

2.3FreeRTOS互斥信号量工作原理

互斥信号量工作原理即特性

优先级继承
任务独享公共资源

上述伪代码，再调用bar申请了互斥信号，当再去调用foo的时候又去申请了互斥信号量，但是bar的互斥信号量还未解锁，造成了死锁。即如果调用2次即死锁。

递归信号量即每次lock一次+1，每次解锁-1，解决死锁问题。当lock次数为0，即恢复原有状态。

3 互斥信号量函数应用

3.1功能分析

1、修改优先级翻转实验
2、使用互斥信号量，解决优先级翻转问题

3.2API详解

GetmutexHolder是独有的api，查看当前是谁独占了资源。如果没有被占用，我们即可获取信号量，使用take（take和give都是标准的api）

3.3功能实现

使能互斥锁

生产工程代码

void MX_FREERTOS_Init(void) {osMutexDef(PrMutex);PrMutexHandle = osMutexCreate(osMutex(PrMutex));//略 ...}void Led_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("Normal Task is Runing\r\n");osDelay(500);}
}void Delay_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("Low Task Take Mutex\r\n");  if(xSemaphoreTake(PrMutexHandle,portMAX_DELAY) == pdPASS){printf("Low Task is Runing\r\n");}for(i=0;i<2000000;i++){taskYIELD();}printf("Low Task Give Mutex\r\n");  xSemaphoreGive(PrMutexHandle);osDelay(500);}
}void High_Task(void const * argument)
{for(;;){printf("High Task Take Mutex\r\n");  //高优先级任务获取互斥锁if(xSemaphoreTake(PrMutexHandle,portMAX_DELAY) == pdPASS){printf("High Task is Runing\r\n");}printf("High Task Give Mutex\r\n");  xSemaphoreGive(PrMutexHandle);osDelay(500);}
}

效果