10.FreeRTOS_互斥量

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已于 2024-07-13 16:40:22 修改 · 1k 阅读

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#嵌入式硬件 #单片机

于 2024-07-13 16:39:09 首次发布

互斥量概述

在博文“ FreeRTOS_信号量 ”中，使用了二进制信号量实现了互斥，保护了串口资源。博文链接如下：

FreeRTOS_信号量-优快云博客

但还是要引入互斥量的概念。互斥量与二进制信号量相比，能够多实现如下两个功能：

防止优先级反转问题
解决递归上锁/解锁问题

互斥量有两种：

普通互斥量：具有优先级继承功能，解决优先级反转问题
递归锁：具有优先级继承功能、能够解决递归上锁/解锁问题、解决谁上锁谁才能解锁的问题

优先级反转

优先级反转问题

假设任务A、B、C的优先级为1、2、3。在程序开始时，A进行上锁，之后B运行抢断的A，之后C运行抢断了B。在C中，想获得锁，但A已经上锁，所以C进入了阻塞，释放了CPU。这时B继续运行，但不解锁，从而导致C被B抢占，即高优先级的任务是否能继续执行由低优先级的任务决定。

这种现象称为优先级反转。

优先级继承

使用优先级继承的方法解决优先级反转的问题。

在C获得锁之后进入阻塞状态，同时执行上锁的任务A会继承C的优先级3，从而进行执行。当A执行完解锁后，A优先级的优先级变回原来的优先级1。之后C获得锁，不再阻塞，C继续执行，执行完成之后，B运行。

在低优先级任务上锁，高优先级任务获得锁阻塞之后，低优先级任务继承高优先级任务的优先级的操作叫做优先级继承。

递归上锁/解锁

递归上锁原因

递归上锁的示例代码如下：

void fun(){
	xSemaphoreTake(SemaphoreHandleTest,portMAX_DELAY);/* 上锁 */
	/* 一些功能 */
	xSemaphoreGive(SemaphoreHandleTest);/* 解锁 */
}
void Task1(void *param){
	while(1){
		xSemaphoreTake(SemaphoreHandleTest,portMAX_DELAY);/* 上锁 */
		/* 一些功能 */
		fun();
		xSemaphoreGive(SemaphoreHandleTest);/* 解锁 */
	}
}

在上述代码中，任务1首先进行了上锁，之后调用了fun函数。在fun函数中又进行了上锁，但这时已经上锁，所以就阻塞在了fun函数中。最终导致Task1无法执行完成fun函数，也就无法执行解锁函数，形成死锁。