RTOS笔记--信号量+互斥量+事件组

本文主要是介绍RTOS笔记--信号量+互斥量+事件组，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

信号量的本质

信号量是一个特殊的队列，但并不涉及数据传输，因此不需要读写位置和发送者列表，但是多了一个最大计数值。

个人理解：信号量类似一个加入了保护机制的全局变量，不会因为中断切换的原因而导致数据出错。

信号量的操作分为：take和give，当信号量为0时，take操作可以延迟，但是give操作不可以延迟，当信号量有数字后将会唤醒take操作取出信号量，cnt--

信号量操作函数

创建

创建二进制信号量

/* 创建一个二进制信号量，返回它的句柄。
* 此函数内部会分配信号量结构体
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );/* 创建一个二进制信号量，返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体，并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinaryStatic( StaticSemaphore_t *pxSemaphoreBuf
fer );

创建计数型信号量

/* 创建一个计数型信号量，返回它的句柄。
* 此函数内部会分配信号量结构体
* uxMaxCount: 最大计数值
* uxInitialCount: 初始计数值
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(UBaseType_t uxMaxCount, UBaseType_t 
uxInitialCount);/* 创建一个计数型信号量，返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体，并传入它的
指针
* uxMaxCount: 最大计数值
* uxInitialCount: 初始计数值
* pxSemaphoreBuffer: StaticSemaphore_t 结构体指针
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCountingStatic( UBaseType_t uxMaxCount,UBaseType_t uxInitialCount,
StaticSemaphore_t *pxSemaphore
Buffer );

获取信号量

任务中使用
BaseType_t xSemaphoreTake(SemaphoreHandle_t xSemaphore,TickType_t xTicksToWait);中断中使用
BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

释放信号量

/* 任务中使用 */
BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );/* 中断中使用 */
BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

信号量唤醒

信号量唤醒类似于任务调度，是将获取函数放在一个链表中，优先级高则先，优先级相同则先进先动

优先级反转问题

在使用信号量时有可能出现优先级反转的问题，即高优先级任务反而无法运行

示例：

1.低优先级任务A创建并获取初始值为1的信号量

2.中优先级任务B创建抢占任务A，信号量未被恢复

3.创建高优先级任务C要求获取信号量或一直阻塞，但是因为任务A未释放信号量而任务B阻止任务A释放信号量因此任务C被任务B阻塞了，这就是优先级反转

解决办法

在任务C运行过程中将任务A的优先级提高到与自己相同，使得任务A能将信号量释放，在释放后任务A自动回归原本的优先级，这叫做优先级继承，由此我们引出互斥量。

互斥量

互斥量实际就是二进制信号量的一种变种，只是在信号量的基础上加入了优先级继承和优先级恢复的机制上

创建

/* 创建一个互斥量，返回它的句柄。
* 此函数内部会分配互斥量结构体
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutex( void );/* 创建一个互斥量，返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个 StaticSemaphore_t 结构体，并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutexStatic( StaticSemaphore_t *pxMutexBuffer )；

事件组

事件组的本质

事件组本质上是个二进制整数，除了高八位以外的每一位都代表一个任务，其他的任务可以选择等待其中某个或某些位，也可以写事件即写某个位，如果写入的事件与等待的事件相对应则会唤醒等待的任务

创建

/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
* 此函数内部会分配事件组结构体
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );/* 创建一个事件组，返回它的句柄。
* 此函数无需动态分配内存，所以需要先有一个 StaticEventGroup_t 结构体，并传入它的
指针
* 返回值: 返回句柄，非 NULL 表示成功
*/
EventGroupHandle_t xEventGroupCreateStatic( StaticEventGroup_t * pxEventGroupBuffer
);
14.2.2 删

设置事件

/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位? 
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* 返回值: 返回原来的事件值(没什么意义, 因为很可能已经被其他任务修改了)
*/
EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t uxBitsToSet );/* 设置事件组中的位
* xEventGroup: 哪个事件组
* uxBitsToSet: 设置哪些位? 
* 如果 uxBitsToSet 的 bitX, bitY 为 1, 那么事件组中的 bitX, bitY 被设置为
1
* 可以用来设置多个位，比如 0x15 就表示设置 bit4, bit2, bit0
* pxHigherPriorityTaskWoken: 有没有导致更高优先级的任务进入就绪态? pdTRUE-有, p
dFALSE-没有
* 返回值: pdPASS-成功, pdFALSE-失败
*/
BaseType_t xEventGroupSetBitsFromISR( EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t uxBitsToSet,BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

等待事件

EventBits_t xEventGroupWaitBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,const EventBits_t uxBitsToWaitFor,const BaseType_t xClearOnExit,const BaseType_t xWaitForAllBits,TickType_t xTicksToWait );