ucos-II 任务间同步源码分析（一）

 

ucos-II 任务间的同步主要有三个部分，信号量、互斥性信号量和事件标志组，前两者都基于事件机制完成（见ucos-II 事件控制块）。本文主要记录信号量和互斥信号量的分析。

1. 信号量SEM的主要接口函数

• 建立一个信号量：OS_EVENT *OSSemCreate(INT16U cnt);创建一个OS_EVENT_TYPE_SEM类型的事件块，将cnt赋值给OSEventCnt，可表示共享资源的数量；
• 删除一个信号量：OSSemDel()；在删除一个信号量时需要考虑当前是否有任务因为该信号量而挂起，此时有两种删除方式，一种是OS_DEL_NO_PEND，它要求删除该信号量时没有任务因为该信号量被挂起，否则会返回错误；另外一种是OS_DEL_ALWAYS,这个时候信号量一定被删除，但删除前所有的等待任务都会被加入就绪队列，如下：

 

        case OS_DEL_ALWAYS: /* Always delete the semaphore              */

             while (pevent->OSEventGrp != 0u) {  /* Ready ALL tasks waiting for semaphore    */

                 (void)OS_EventTaskRdy(pevent, (void *)0, OS_STAT_SEM, OS_STAT_PEND_OK);

             }

• 等待一个信号量：OSSemPend():首先判断当前的信号量是否存在(if(pevent -> OSEventCnt > 0))，如果存在则减去一个资源量返回；否则调用该函数的任务将置状态为OS_STAT_SEM,调用OS_EventTaskWait和OS_Sched后进入等待状态。
•  发出一个信号量：OSSemPost();通过EVENT机制，选择等待该信号量的优先级最高的任务进入就绪队列并调度；信号量增加 pevent -> OSEventCnt ++;

 

2.  互斥信号量(Mutex)的主要接口函数

mutex的目的在于解决共享资源的独占处理，为了解决该共享过程中的优先级翻转问题。mutex是所有任务间同步、通信手段中唯一不采用改变任务状态（挂起），而是通过调整任务优先级的形式触发调度。

• 建立一个mutex OS_EVENT *OSMutexCreate(INT8U prio, INT8U *err);  mutex在创建时需要赋给一个优先级，函数处理如下：删除一个mutex，OSMutexDel()，该函数的机制与OSSemDel几乎一模一样，此处不做赘述；
  • 确认该mutex的优先级是唯一的，不存在任务已经占用该优先级；否则返回错误；
  • 更新OSTCBPrioTbl相应位，表示该优先级已被占用；
  • 建立一个OS_EVNET_TYPE_MUTEX的事件；并在OSEventCnt中保存这个优先级（高8位保存优先级，低8位保存mutex有效标志）；

    pevent->OSEventType    = OS_EVENT_TYPE_MUTEX;

    pevent->OSEventCnt     = (INT16U)((INT16U)prio << 8u) | OS_MUTEX_AVAILABLE; /* Resource is avail.  */

    pevent->OSEventPtr     = (void *)0;   

• 等待一个mutex挂起：OSMutexPend(), 函数处理如下：
  • 如果当前mutex有效，即未被占用，则 1.置该mutex为无效；2.在OSEventCnt中保存当前任务的优先级；3.在mutex的OSEventPtr中保存当前任务的TCB地址；否则
  • 获取mutex的优先级，如果当前任务的优先级小与占用该mutex任务的优先级，则该任务的优先级被设置为mutex的优先级并挂起；
• 释放一个互斥信号量 OSMutexPost(),函数处理如下：
  • 如果当前任务的优先级等于mutex的优先级（即在上次OSMutexPend时被提升了优先级），则恢复该任务原本优先级；
  • 若当前存在等待该mutex的任务则调用OS_EventTaskRdy和OS_Sched唤醒；

 例子：优先级反转的情况，低优先级占用mutex后，被中优先级抢断挂起，高优先级需要mutex则必须等待中优先级任务结束。在ucos-II 中 高优先级需要mutex时，即调用OSMutexPend时，原本占用mutex的低优先级任务会调整优先级至mutex的优先级。然后再OSMutexPost时再把优先级调整回原来的优先级。