FreeRTOS二值信号量

目录

一、信号量的概念

1、信号量的基本概念

2、信号量的分类

二、二值信号量简介

三、二值信号量相关API

1、创建二值信号量

2、释放二值信号量

3、获取二值信号量

四、二值信号量实操

1、实验需求

2、CubeMX配置

3、代码实现


一、信号量的概念

1、信号量的基本概念

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,然后我们的量还可以 用来表示资源的数量,当我们的量只有0和1的时候,它就可以被称作二值信号量,只有两个状 态,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

2、信号量的分类

二值信号量(同步应用)

计数信号量(资源管理)

互斥信号量(互斥访问)

递归互斥信号量(简要了解即可)

二、二值信号量简介

二值信号量其实就是一个长度为1,大小为零的队列只有0和1两种状态,通常情况下,我们用它来进行互斥访问或任务同步

互斥访问:比如门跟钥匙,只有获取到钥匙才可以开门

任务同步:比如学习完知识点才能写博客

三、二值信号量相关API

函数描述
xSemaphoreCreateBinary()使用动态方式创建二值信号量
xSemaphoreCreateBinaryStatic()使用静态方式创建二值信号量
xSemaphoreGive()释放信号量
xSemaphoreGiveFromISR()在中断中释放信号量
xSemaphoreTake()获取信号量
xSemaphoreTakeFromISR()在中断中获取信号量

1、创建二值信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );

参数:

返回值:

  • 成功,返回对应二值信号量的句柄;
  • 失败,返回 NULL 。

2、释放二值信号量

BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

参数:

  • xSemaphore:要释放的信号量句柄

返回值:

  • 成功,返回 pdPASS ;
  • 失败,返回 errQUEUE_FULL 。

3、获取二值信号量

BaseType_t xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore,TickType_t xTicksToWait );

参数:

  • xSemaphore:要获取的信号量句柄
  • xTicksToWait:超时时间,0 表示不超时,portMAX_DELAY表示卡死等待;

返回值:

  • 成功,返回 pdPASS ;
  • 失败,返回 errQUEUE_FULL 。

四、二值信号量实操

1、实验需求

创建一个二值信号量,按下 KEY1 则释放信号量,按下 KEY2 获取信号量。

2、CubeMX配置

这里已经将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6,具体操作流程看前面的文章。

 查看原理图配置按键引脚

这里已经将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6,具体操作流程看前面的文章。

创建两个任务用来放入和获取信号量

创建一个二值信号量

3、代码实现

uart.c 重定向printf

#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{unsigned char temp[1] = {ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);return ch;
}

需要打开魔术棒勾上红框内选项实现串口打印

打开freertos.c并添加代码

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){                                               if(xSemaphoreGive(myBinarySemHandle) == pdPASS) printf("二值信号量获取成功\r\n");elseprintf("二值信号量放释放失败\r\n");}while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}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){// 0 表示不超时,portMAX_DELAY表示卡死等待      if(xSemaphoreTake(myBinarySemHandle, portMAX_DELAY ) == pdPASS) printf("二值信号量获取成功\r\n");elseprintf("二值信号量获取失败\r\n");}while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(10);}
}

可见释放二值信号量后便可以成功获取获取二值信号量,但是只能释放多次就只有第一次能释放成功,同时获取也是只能获取一次(前提是已经释放),多次获取也只有第一次能获取成功

注意:

  1. 创建后的二值信号量原先代码和修改后的代码如下:由于CubeMX内置函数中存在bug,即在创建二值信号量时就已经释放二值信号量,所以会出现不按下KEY1(释放二值信号量)时,按下KEY2就直接能获取二值信号量,如下:
  2. 若将获取二值信号量函数的第二个参数修改成卡斯等待,即portMAX_DELAY,如下
    xSemaphoreTake(myBinarySemHandle, portMAX_DELAY )

    那么会出现在没释放二值信号量前按下KEY2(获取二值信号量),那么会一直卡死等待释放二值信号量,当KEY1一按下,二值信号量会被立马获取,此时就不存在二值信号量,当KEY1再次按下时,还是会释放成功,如下:

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