zephyr笔记 2.4.1 信号量

1 前言

信号量是实现传统计数信号量的内核对象。

我正在学习 Zephyr，一个很可能会用到很多物联网设备上的操作系统，如果你也感兴趣，可点此查看帖子zephyr学习笔记汇总。

2 概念

可以定义任意数量的信号量。 每个信号都由其内存地址来引用。

信号量具有以下关键属性：

• 指示信号可以被采用的次数的计数。 计数为零表示信号量不可用。
• 指示信号量可以达到的最大值的限制。

信号量在使用之前必须初始化。它的计数必须设置为小于或等于其极限的非负值。

信号量可以由线程或ISR给出。给信号量递增它的计数，除非计数已经等于极限。

一个信号可能被一个线程占用。除非信号量不可用（即，为零），否则采用信号量减少其计数。 当信号量不可用时，线程可以选择等待给出。 任何数量的线程可能会同时等待不可用的信号量。当给出信号量时，它被等待时间最长的最高优先级线程占用。

注意：内核确实允许ISR获取信号量，但是如果信号量不可用，ISR不能尝试等待。

3 操作

3.1 定义一个信号量

信号量是使用 struct k_sem 类型的变量定义的。它必须通过调用 k_sem_init() 来初始化。

下面的代码定义了一个信号量，然后通过将其计数设置为0并将其限制设置为1来将其配置为二进制信号量。

struct k_sem my_sem;

k_sem_init(&my_sem, 0, 1);

或者，可以在编译时通过调用 K_SEM_DEFINE 来定义和初始化信号量。

以下代码与上面的代码段具有相同的效果。

K_SEM_DEFINE(my_sem, 0, 1);

3.2 给信号量

通过调用 k_sem_give() 给出信号量。

以下代码构建在上述示例上，并给出信号量以指示数据单元可供消费者线程处理。

void input_data_interrupt_handler(void *arg)
{
    /* notify thread that data is available */
    k_sem_give(&my_sem);

    ...
}

3.3 带走信号量

通过调用 k_sem_take() 来获取信号量。

以下代码基于上面的示例构建，并等待信号量最多为50毫秒。 如果没有及时获得信号量，则会发出警告。

void consumer_thread(void)
{
    ...

    if (k_sem_take(&my_sem, K_MSEC(50)) != 0) {
        printk("Input data not available!");
    } else {
        /* fetch available data */
        ...
    }
    ...
}

4 建议用法

使用信号量来控制多线程对一组资源的访问。

使用信号量来同步生产和消费线程或ISR之间的处理。

5 配置选项

无

6 APIs

下列信号量API，都在 kernel.h 中提供了：

K_SEM_DEFINE
k_sem_init()
k_sem_give()
k_sem_take()
k_sem_reset()
k_sem_count_get()

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