FreeRTOS学习笔记——互斥型信号量

最新推荐文章于 2025-06-25 21:16:06 发布

ba_wang_mao

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分类专栏： FreeRTOS

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/xukai871105/article/details/43456985?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1

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本文详细介绍了在FreeRTOS中如何使用互斥型信号量进行资源保护，通过一个具体的例子展示了任务间的资源竞争如何通过互斥型信号量得到妥善解决，避免了优先级反转现象。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

0.前言

在嵌入式操作系统中互斥型信号量是任务间资源保护的重要手段。下面结合一个具体例子说明FreeRTOS中的互斥型信号量如何使用。

1.基本说明

互斥型信号量的使用方法如图1所示。在多数情况下，互斥型信号量和二值型信号非常相似，但是从功能上二值型信号量用于同步，而互斥型信号量用于资源保护。互斥型信号量和二值型信号量还有一个最大的区别，互斥型信号量可以有效解决优先级反转现象。

图1 互斥型信号量使用方法

2.参考代码

本例具有两个任务，两个任务都试图通过串口打印内容，此时串口就好比一个“资源”，某个任务使用串口资源时必须保护该资源，使用完串口之后在释放资源。保护和释放动作便对应互斥型信号量的两个基本操作，xSemaphoreTake和xSemaphoreGive。【代码】

/* Standard includes. */
#include <stdio.h>
#include <string.h>

 
/* Scheduler includes. */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"

 

/* Library includes. */
#include "stm32f10x.h"

 

#define LED0_ON()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
#define LED0_OFF()  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

 

static void Setup(void);
void TaskA( void *pvParameters );
void TaskB( void *pvParameters );
 

void LedInit(void);
void UART1Init(void);

 

/* 互斥信号量句柄 */
SemaphoreHandle_t xSemaphore = NULL;

 

int main(void)
{
    /* 初始化硬件平台 */
    Setup();

    /* 创建互斥信号量 */
    xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();

    /* 建立任务 */
    xTaskCreate( TaskA, "TaskA", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+3, NULL );

    xTaskCreate( TaskB, "TaskB", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+4, NULL );

    /* 启动OS */
    vTaskStartScheduler();
  
    return 0;

}

 

void TaskA( void *pvParameters )
{

    for( ;; )
    {
        xSemaphoreTake( xSemaphore, portMAX_DELAY );
        {
            printf("Task A\r\n");
        }

        xSemaphoreGive( xSemaphore );

        vTaskDelay( 2000/portTICK_RATE_MS );
    }
}

 

void TaskB( void *pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        xSemaphoreTake( xSemaphore, portMAX_DELAY );
        {
            printf("Task B\r\n");
        }

        xSemaphoreGive( xSemaphore );
        vTaskDelay( 1000/portTICK_RATE_MS );
    }
}

 

static void Setup( void )
{
    LedInit();
    UART1Init();
}

 

void LedInit( void )
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
    /*LED0 @ GPIOB.5*/

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );    
}

 

void UART1Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    

    /* 第1步：打开GPIO和USART时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    /* 第2步：将USART1 Tx@PA9的GPIO配置为推挽复用模式 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* 第3步：将USART1 Rx@PA10的GPIO配置为浮空输入模式 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* 第4步：配置USART1参数
    波特率   = 9600
    数据长度 = 8
    停止位   = 1
    校验位   = No
    禁止硬件流控(即禁止RTS和CTS)
    使能接收和发送
    */

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);   

    /* 第5步：使能 USART1， 配置完毕 */
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);    

    /* 清除发送完成标志 */
    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
    
    /* 使能USART1发送中断和接收中断，并设置优先级 */
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    /* 设定USART1 中断优先级 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = configLIBRARY_KERNEL_INTERRUPT_PRIORITY; 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    /* 使能接收中断 */
    // USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); 
}

 

int fputc(int ch, FILE *f)
{

    /* 写一个字节到USART1 */
    USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
    /* 等待发送结束 */
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
    {}
    return ch;
}