FreeRTOS 快速入门（五）之信号量

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一、信号量的特性

信号量（Semaphore）是一种实现任务间通信的机制，可以实现任务之间同步或临界资源的互斥访问，其实信号量主要的功能就是实现任务之间的同步与互斥，实现的方式主要就是依靠队列(信号量是特殊的队列)的任务阻塞机制。

1、信号量跟队列的对比

差异列表如下：

队列	信号量
可以容纳多个数据，创建队列时有两部分内存: 队列结构体、存储数据的空间	只有计数值，无法容纳其他数据。 创建信号量时，只需要分配信号量结构体
生产者：没有空间存入数据时可以阻塞	生产者：用于不阻塞，计数值已经达到最大时返回失败
消费者：没有数据时可以阻塞	消费者：没有资源时可以阻塞

由上面的表格可以看出：信号量相比队列更节省空间，因为实现同步与互斥不需要传递数据，所以信号量没有队列后面的环形存储区，信号量主要就是依靠计数值 uxMessagesWaiting（在队列中表示队列现有消息个数，在信号量中表示有效信号量个数）。

其实，创建信号量就对应创建特殊队列，获取信号量就对应队列出队，释放信号量就对应队列入队，学好了队列就基本学好了信号量。

2、两种信号量的对比

信号量的计数值都有限制：限定了最大值。如果最大值被限定为 1，那么它就是二值信号量；如果最大值不是 1，它就是计数型信号量。

二值信号量	计算型信号量
被创建时初始值为 0	被创建时初始值可以设定
其他操作是一样的	其他操作是一样的

二、信号量

首先来看一下信号的种类，相关的信号量函数放在第三章。

1、二值信号量

所谓二值信号量其实就是一个队列长度为1，没有数据存储器的队列，而二值则表示计数值uxMessagesWaiting只有0和1两种状态(就是队列空与队列满两种情况)，uxMessagesWaiting在队列中表示队列中现有消息数量，而在信号量中则表示信号量的数量。

• uxMessagesWaiting 为 0 表示：信号量资源被获取了.
• uxMessagesWaiting 为 1 表示：信号量资源被释放了

把这种只有 0 和 1 两种情况的信号量称之为二值信号量。

由于二值信号量就是特殊的队列，其实它的运转机制就是利用了队列的阻塞机，从而达到实现任务之间的同步与互斥(有优先级反转的缺陷)。

1.1 二值信号量用于同步

在多任务系统中，经常会使用二值信号量来实现任务之间或者任务与中断之间的同步，比如，某个任务需要等待一个标记，那么任务可以在轮询中查询这个标记有没有被置位，则任务在等待的过程也会消耗 CPU 的资源，如下所示：

// 任务一
void Task1Function(void *param)
{
   
   
	volatile int i = 0;
	while (1)  {
   
   
		for (i = 0; i < 10000000; ++i) {
   
   
			sumj++;
		}
	
		flagCalcEnd = 1;
		vTaskDelete(