FreeRTOS计数型信号量

一、计数型信号量简介

二、计数型信号量相关API

1、创建计数型信号量

2、释放计数型信号量

3、获取计数型信号量

4、获取计数型信号量的计数值

三、计数型信号量实操

1、实验需求

2、CubeMX配置

3、代码实现

一、计数型信号量简介

①取值只有0与1两种状态的信号量称之为二值信号量；取值大于1的信号量称之为计数信号量

②计数信号量是一种长度大于1，消息大小为0的特殊消息队列。

③计数信号量的取值也可以为1，但通常大于1，如果取值为1，相当于只有0与1两种状态，用二值信号量即可。

④创建计数信号量时，系统会为创建的计数信号量分配内存。

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，这在计数型信号量被创建的时候确定的。

使用计数型信号量可以解决多个任务之间的同步问题，例如控制对共享资源的访问和协调任务的执行顺序。

二、计数型信号量相关API

函数	描述
xSemaphoreCreateCounting()	使用动态方法创建计数型信号量
xSemaphoreCreateCountingStatic()	使用静态方法创建计数型信号量
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
uxSemaphoreGetCount()	获取信号量的计数值

1、创建计数型信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting( UBaseType_t uxMaxCount,UBaseType_t uxInitialCount);

参数：

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，即计数值的初始值（一般设置为0才能正常计数）

返回值：

成功，返回对应计数型信号量的句柄；
失败，返回 NULL。

2、释放计数型信号量

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、获取计数型信号量

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 。

4、获取计数型信号量的计数值

BaseType_t uxSemaphoreGetCount( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

参数：

xSemaphore：要获取的信号量句柄

返回值：

得到计数型信号量的值。

三、计数型信号量实操

1、实验需求

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。

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

创建两个任务用来放入和获取信号量

使能计数型信号量

创建计数型信号量

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 StartTaskKey1(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(myCountingSemHandle) == pdTRUE) printf("计数型信号量放入成功\r\n");elseprintf("计数型信号量放入失败\r\n");}while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(10);}
}void StartTaskKey2(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){	if(xSemaphoreTake(myCountingSemHandle,0) == pdTRUE) printf("计数型信号量获取成功\r\n");elseprintf("计数型信号量获取失败\r\n");}while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);}osDelay(10);}
}

两个红框说明当释放信号量成功时，能成功获取信号量（在设置最大范围之内）；当超过最大范围后再次释放会失败，同时成功获取信号量次数也是3次（设置的最大数），超过了再次获取也会失败。

注意：

创建后的计数型信号量原先代码和修改后的代码如下：

由于CubeMX内置函数设置计数值的初始值为最大值，即我们一开始设置的可以达到的最大计数值为3，所以第一次复位后释放信号量总是失败，初始值为最大值说明已经释放完毕，此时可以直接获取成功，当全部被获取后，计数值才从0开始，即此时可以正常释放信号量直至设定的最大值，如下：