【5】uC/OS-III应用开发————>信号量(STM32F767)

最新推荐文章于 2025-04-24 14:54:04 发布

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分类专栏： uC/OS-III应用开发

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Linux_ARM9/article/details/105872108

uC/OS-III应用开发专栏收录该内容

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本文深入讲解了信号量机制，包括二进制信号量和计数型信号量的概念、使用场景和编程实例。信号量用于任务间通信，实现资源的同步访问和互斥，通过创建、发布和等待信号量，确保多任务环境下资源的安全访问。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

简述：
1. 信号量（Semaphore）是一种实现任务间通信的机制，可实现任务之间同步或临界资源的互斥访问
2. 信号量像一种上锁机制，必须有相应的钥匙才能继续执行
3. 信号量不具备传递数据的功能
分类：
1. 二进制信号量：
  1. 信号量资源释放：1
  2. 信号量资源获取：0
  3. 最大可以信号量个数为1
2. 计数型信号量：
  1. 多个任务访问共享资源
  2. 比如某一信号量初始化值为10，那么只有前10个请求该信号量的任务可以使用共享资源
  3. 后续任务要等待前10个任务释放掉信号量
  4. 有任务请求信号量的时候，信号量的值就会减1，直到减为0
  5. ---------释放------------------，---------------------加1，直接定义的初始值；
信号量函数
1. OSSemCreate(); 创建一个信号量
2. OSSemDel(); 删除一个信号量
3. OSSemPend(); 等待一个信号量
4. OSSemPend()Abort(); 取消等待
5. OSSemPost(); 释放一个信号量
6. OSSemSet(); 强制设置一个信号量的值
7. 常用函数：创建、释放、等待

二进制信号量例程：

创建

    //创建信号量
    OSSemCreate((OS_SEM        *)&SemOfKey,                                 //指向消息队列的指针
              (CPU_CHAR      *)"SemOfKey",                                  //信号量的名字
              (OS_SEM_CTR     )0,                                           //指示事件发生，0事件没有发生
              (OS_ERR        *)&err);                                       //返回错误类型

发布

/**************************************************
 * 函数名：static void AppTaskKey(void *p_arg)
 * 描述  ：按键检测
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 返回  ：无 
 * 调用  ：内部调用 
 **************************************************/
static void AppTaskKey(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;
    
    uint8_t KeyValue;

    (void)p_arg;
    
    for(;;)
    {
        KeyValue = BSP_KEY_Scan(0);
        if(KeyValue == Key_WkUP_PA0_Value)
        {
            OSSemPost((OS_SEM   *)&SemOfKey,        //发布SemOfKey
                      (OS_OPT    )OS_OPT_POST_ALL,  //发布给所有等待任务
                      (OS_ERR   *)&err);            //返回错误类型
        }
        OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);   //延时10ms
    }
}

等待

/**************************************************
 * 函数名：static void AppTaskUsart(void *p_arg)
 * 描述  ：串口打印
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 返回  ：无 
 * 调用  ：内部调用 
 **************************************************/
static void AppTaskUsart(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;
    CPU_TS ts_sem_post,ts_sem_get;
    CPU_INT32U cpu_clk_freq;
    
    (void)p_arg;
    
    cpu_clk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
    
    for(;;)
    {
        OSSemPend((OS_SEM       *)&SemOfKey,            //等待该信号量被发布
                  (OS_TICK       )0,                    //无期限等待
                  (OS_OPT        )OS_OPT_PEND_BLOCKING, //如果没有信号量可以就等待
                  (CPU_TS       *)&ts_sem_post,         //获取信号量最后一次被发布的时间戳
                  (OS_ERR       *)&err);                //返回错误类型
        
        ts_sem_get = OS_TS_GET();   //获取解除等待时的时间戳

        if(err == OS_ERR_NONE) //消息接收成功
        {
			printf ( "\r\n发布信号量的时间戳是%d", ts_sem_post );
			printf ( "\r\n解除等待状态的时间戳是%d", ts_sem_get );
			printf ( "\r\n接收到信号量与发布信号量的时间相差%dus\r\n", 
			        ( ts_sem_get - ts_sem_post ) / ( cpu_clk_freq / 1000000 ) );
        }
    }
}

计数信号量例程：

创建

    //创建信号量
    OSSemCreate((OS_SEM        *)&SemOfKey,                                 //指向消息队列的指针
              (CPU_CHAR      *)"SemOfKey",                                  //信号量的名字
              (OS_SEM_CTR     )5,                                           //现有资源数目
              (OS_ERR        *)&err);                                       //返回错误类型

发布

    //创建信号量
    OSSemCreate((OS_SEM        *)&SemOfKey,                                 //指向消息队列的指针
              (CPU_CHAR      *)"SemOfKey",                                  //信号量的名字
              (OS_SEM_CTR     )5,                                           //现有资源数目
              (OS_ERR        *)&err);                                       //返回错误类型

等待

/**************************************************
 * 函数名：static void AppTaskUsart(void *p_arg)
 * 描述  ：串口打印
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 返回  ：无 
 * 调用  ：内部调用 
 **************************************************/
static void AppTaskUsart(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;
    uint8_t KeyValue;
    OS_SEM_CTR ctr;
    
    CPU_SR_ALLOC();
    
    (void)p_arg;
    
    for(;;)
    {
        KeyValue = BSP_KEY_Scan(0);
        if(KeyValue == Key0_PH3_Value)
        {
            ctr = OSSemPend((OS_SEM       *)&SemOfKey,            //等待该信号量被发布
                            (OS_TICK       )0,                    //无期限等待
                            (OS_OPT        )OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING, //如果没有信号量可用不等待
                            (CPU_TS       *)0,                    //不获取时间戳
                            (OS_ERR       *)&err);                //返回错误类型   
            
            OS_CRITICAL_ENTER();

            if(err == OS_ERR_NONE) //消息接收成功
            {
                printf ( "\r\nKEY0被按下：成功申请到停车位，剩下%d个停车位。\r\n", ctr );
            }
            else if(err == OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK)
            {
                printf ( "\r\nKEY0被按下：不好意思，现在停车场已满，请等待！\r\n" );
            }
            
            OS_CRITICAL_EXIT();
        }
    }
}

下载验证
1. 二进值信号量
2. 计数信号量
总结
1. 信号量访问资源不会导致中断延迟
2. 推荐将信号量用于I/O端口的保护，而不是内存地址
3. 避免信号量过度使用
4. 信号量会导致一种严重的问题：优先级反转
参考资料：
1. 正点原子《STM32F767 UCOS开发手册》
2. 野火《uC/OS-III内核应用与开发》
3. 《嵌入式实时操作系统 uC/OS-III原理及应用(第二版)》
4. 官方源码
硬件平台：
1. 正点原子阿波罗F767
软件平台：
1. MDK5.2.5
库版本：
1. TM32Cube_FW_F7_V1.4.0
uC/OS-III版本
1. UCOSIII 3.04