FreeRTOS篇8：二值信号量

一.什么是信号量？

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。

二.什么是二值信号量？

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：比如门钥匙，只有获取到钥匙才可以开门

任务同步：比如我录完视频你才可以看视频

三.二值信号量相关 API 函数

1. 创建二值信号量

 

参数：

无

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

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

 

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.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

创建任务

创建二值信号量

3.代码实现

 

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * File Name          : freertos.c
  * Description        : Code for freertos applications
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Variables */

/* USER CODE END Variables */
osThreadId taskGiveHandle;
osThreadId taskTakeHandle;
osSemaphoreId myBinarySemHandle;

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes */

/* USER CODE END FunctionPrototypes */

void StartTaskGive(void const * argument);
void StartTaskTake(void const * argument);

void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) */

/* GetIdleTaskMemory prototype (linked to static allocation support) */
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize );

/* USER CODE BEGIN GET_IDLE_TASK_MEMORY */
static StaticTask_t xIdleTaskTCBBuffer;
static StackType_t xIdleStack[configMINIMAL_STACK_SIZE];

void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize )
{
  *ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTCBBuffer;
  *ppxIdleTaskStackBuffer = &xIdleStack[0];
  *pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
  /* place for user code */
}
/* USER CODE END GET_IDLE_TASK_MEMORY */

/**
  * @brief  FreeRTOS initialization
  * @param  None
  * @retval None
  */
void MX_FREERTOS_Init(void) {
  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

  /* Create the semaphores(s) */
  /* definition and creation of myBinarySem */
  osSemaphoreDef(myBinarySem);
  myBinarySemHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(myBinarySem), 1);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
  /* add semaphores, ... */
  /* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
  /* start timers, add new ones, ... */
  /* USER CODE END RTOS_TIMERS */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
  /* add queues, ... */
  /* USER CODE END RTOS_QUEUES */

  /* Create the thread(s) */
  /* definition and creation of taskGive */
  osThreadDef(taskGive, StartTaskGive, osPriorityNormal, 0, 128);
  taskGiveHandle = osThreadCreate(osThread(taskGive), NULL);

  /* definition and creation of taskTake */
  osThreadDef(taskTake, StartTaskTake, osPriorityNormal, 0, 128);
  taskTakeHandle = osThreadCreate(osThread(taskTake), NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */

}

/* USER CODE BEGIN Header_StartTaskGive */
/**
  * @brief  Function implementing the taskGive thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartTaskGive */
void StartTaskGive(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTaskGive */
  /* Infinite loop */
  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)==pdTRUE)
			printf("二值信号量放入成功\r\n");
			else
				printf("二值信号量放入失败\r\n");
		}
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0)==GPIO_PIN_RESET);
	}
    osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTaskGive */
}

/* USER CODE BEGIN Header_StartTaskTake */
/**
* @brief Function implementing the taskTake thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartTaskTake */
void StartTaskTake(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTaskTake */
  /* Infinite loop */
  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(myBinarySemHandle,portMAX_DELAY)==pdTRUE)
			printf("二值信号量放入成功\r\n");
			else
				printf("二值信号量放入失败\r\n");
		}
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1)==GPIO_PIN_RESET);
	}
    osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTaskTake */
}

/* Private application code --------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Application */

/* USER CODE END Application */