6.物联网操作系统信号量

一。信号量的概念与应用

信号量定义

FreeRTOS信号量介绍

FreeRTOS信号量工作原理

1.信号量的定义

        多任务环境下使用，用来协调多个任务正确合理使用临界资源。

2.FreeRTOS信号量介绍

        Semaphore包括Binary，Count，Mutex；

        Mutex包括RecursiveMutex，Mutex。

3.FreeRTOS信号量工作原理

        任务1在运行时，使用了一个临界资源，他发送一个二值信号量同步信号，表示占用资源，任务2来运行时，发现有任务占用资源（信号量同步信号），所以堵塞任务，等待下资源的释放。

二。二值信号量函数的应用

1.功能需求

1、修改按键功能

2、当按键按下触发打印一次CPU利用率

3、使用二值信号量实现按键与任务间同步

2.API详解

（1）xSemaphoreCreateBinary()创建二值信号量

（2）xSemaphoreGive()任务间释放信号量

 （3）xSemaphoreGiveFromISR()任务间释放信号量

 （4）xSemaphoreTake()任务间获取信号量 semphr.h

 （5）xSemaphoreTakeFromISR()中断获取信号量

 3.任务实现

1.创建二值信号量

2.在任务中获取信号量

3.在中断中发送信号量

 3.1Cubemx创建工程（在上一个基础上queue队列）

（1）在FREERTOS中创建二值信号量

二值信号量在FREERTOS的初始化的时候就会创建（返回信号量的句柄）

3.2 步骤：

（1）把FREERTOS.c中的二值信号量声明外接到GPIO.c中（GPIO.c中有按键按下的GPIO中断处理）

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"

extern osSemaphoreId CpuPrintBinarySemHandle;

（2）在GPIO.c中的按键中断回调函数中加入任务释放信号量函数 

xSemaphoreGiveFromISR(CpuPrintBinarySemHandle,NULL);

（3）FREERTOS.c中的串口输出的主函数中

if(xSemaphoreTake(CpuPrintBinarySemHandle,portMAX_DELAY) == pdPASS){

结果

        复位直接打印程序的cpu利用率，由于没有运行就输出，所以只能打印printf，字符串没有东西，按key3释放信号量，这个时候主函数中接受到有信号量，所以再次运行。

三。技术信号量函数的应用

功能分析

API详解

功能实现

1.功能分析

1、修改按键功能，模拟停车位出入功能

2、当按键K3按下获取车位

3、当按键K4按下释放车位

2.API讲解

xSemaphoreCreateCounting()

 uxSemaphoreGetCount()

3.功能实现

1.按键k4初始化

2.创建技术信号量

3.k3按下获取停车位

4.按下释放停车位

1.cubemx创建工程

（1）Key4（PF11）初始配置，中断配置

 （2）FREERTOS中使能以下后，才可以添加计数信号量

 （3）创建计数信号量（初始化为4）

 2.步骤：

（1）在FREERTOS.c中有设置的计数信号量，extern设置到GPIO.c中

extern osSemaphoreId KeyCountingSemHandle;

（2）GPIO.c的中断回调函数中，Give为释放信号量，Take为使用信号量，Key3为释放，Key为使用。

《获取》

《释放》

 

//key3中
if(xSemaphoreTakeFromISR(KeyCountingSemHandle,NULL)==pdPASS){
	printf("Take success\n");
}else{
	printf("Take fail\n");
}

//key4中
if(xSemaphoreGiveFromISR(KeyCountingSemHandle,NULL)==pdPASS){
	printf("Give success\n");
}else{
	printf("Give fail\n");
}

结果：

按Key3为开走车，Key为停车

四。信号量实现原理

1.信号量创建删除

 

2.信号量释放

 

3.信号量获取