（六）信号量-优快云博客

本文详细介绍了FreeRTOS中信号量（包括二值信号量和计数信号量）的概念、创建和使用方法，以及互斥量和递归互斥量的运用，通过代码示例展示了如何在任务间进行同步与互斥访问。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、概念

（1）信号量是一种实现任务间同步与互斥的机制，可以实现任务与任务之间、中断与任务之间同步或临界资源的互斥访问，基于队列实现
（2）二值信号量：只有一个消息，空和满的状态标志信号量是否有效可用，主要应用于任务与任务、任务与中断之间的同步
（3）计数信号量：长度大于1的队列，主要应用于事件计数和资源管理

二、常用函数

（1）xSemaphoreCreateBinary创建二值信号量
（2）xSemaphoreCreateCounting创建计数信号量，使用计数信号量时需要将configUSE_COUNTING_SEMAPHORES宏定义打开
（3）vSemaphoreDelete删除信号量
（4）xSemaphoreGive释放信号量，使信号量变为有效状态供任务获取
（5）xSemaphoreGiveFromISR释放信号量，带中断保护
（6）xSemaphoreTake获取信号量，使信号量有效状态个数减一，减到零无可用信号量
（7）xSemaphoreTakeFromISR获取信号量，带中断保护

三、代码示例

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "led.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"

static void vAppInitTask(void* pParam);
static void task1(void* pParam);
static void task2(void* pParam);

static TaskHandle_t handler1;
static TaskHandle_t handler2;
static TaskHandle_t appHandler;

SemaphoreHandle_t binaryHandler;

//主函数
int main(void)
{  
    //初始化硬件
    led_init();

    BaseType_t xReturn;
    xReturn = xTaskCreate(vAppInitTask,         //任务函数入口
                        "vAppInitTask",         //任务名称
                        512,                    //任务堆栈大小
                        NULL,                   //传递参数
                        2,                      //任务优先级
                        &appHandler             //任务句柄
                );
    
    if(pdPASS == xReturn){
        vTaskStartScheduler();      //开启任务调度器
    }
    
    while(1);
}

//APP任务
void vAppInitTask(void* pParam)
{
    taskENTER_CRITICAL();//进入临界区
    
    //创建二值信号量
    binaryHandler = xSemaphoreCreateBinary();
    if(binaryHandler != NULL){//创建成功
    }
        
    //由于app任务创建成功后便开启了调度器，于是下边创建的任务创建后便会立即执行
    xTaskCreate(task2,           //任务函数入口
            "task2",         //任务名称
            512,                //任务堆栈大小
            NULL,               //传递参数
            2,                  //任务优先级
            &handler2         //任务句柄
            );
    
    xTaskCreate(task1,           //任务函数入口
                "task1",         //任务名称
                512,                //任务堆栈大小
                NULL,               //传递参数
                2,                  //任务优先级
                &handler1         //任务句柄
                );
    
    vTaskDelete(appHandler);
    
    taskEXIT_CRITICAL();//退出临界区
}

//任务1获取信号量
void task1(void* pParam)
{
    BaseType_t pdReturn;
    while(1){
        pdReturn = xSemaphoreTake(binaryHandler,portMAX_DELAY);
        if(pdReturn != pdFALSE){
            open();
        }
    }
}

//任务2释放信号量
void task2(void* pParam)
{
    while(1){
        xSemaphoreGive(binaryHandler);
    }
}

四、互斥量

（1）使用互斥量和递归互斥量需要打开configUSE_MUTEXES和configUSE_RECURSIVE_MUTEXES宏定义
（2）互斥量就是具有优先级继承的二值信号量

五、互斥量相关函数介绍

（1）xSemaphoreCreateMutex创建互斥量
（2）xSemaphoreCreateRecursiveMutex创建递归互斥量
（3）vSemaphoreDelete删除互斥量
（4）xSemaphoreTake获取互斥量
（5）xSemaphoreGive释放互斥量
（6）xSemaphoreTakeRecursive获取递归互斥量
（7）xSemaphoreGiveRecursive释放递归互斥量