第6章 信号量与互斥信号量管理

pevent
OS_EVENT
OS_EVENT_TYPE_SEM cnt
(void *) 0 0x00
76543210
.OSEventType .OSEventCnt .OSEventPtr .OSEventGrp
.OSEventTbl[]
返回ECB指针 结束
63 62 61 60 59 58 57 56 表格中所有数据均初始化为0
原则上中断和任务可以共享信号量，但并不推荐这样使用，因为信号 量一般用于任务级。如果非这样做不可，则中断服务子程序只能用来发送 信号量。
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6.1.2 建立一个信号量，OSSemCreate()
6.1.2.1 函数原型
OS_EVENT * OSSemCreate( INT16U value)
始值应该是n，并把该信号量作为一个可计数的信号量使 用。
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6.1.1.4 信号量管理函数
如表6.1所示，µC/OS-II提供了6种对信号量进行操作的函 数，所属文件是OS_SEM.C。
函数 OSSemCreate() OSSemPend() OSSemPost() OSSemAccept() OSSemDel() OSSemQuery()
三． 调用者：任务或者启动代码。 四． 配置常量：OS_SEM_EN。使用任何信号量函数的前提都是需要用此
函数建立信号量。
6.1.2.2 返回值
函数返回指向分配给所建立的信号量的事件控制块的指针。如果没 有可用的事件控制块，OSSemCreate()函数返回空指针。
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3. err 是指向包含错误码的变量的指针。OSSemPend()函数返回的错误 码可能为下述几种之一：
二． 调用者：只能是任务。 三． 配置常量：没有单独的配置常量。
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四． 函数参数：
1. pevent 是指向信号量的指针。该指针的值可以在建立该信号量时得 到；
2. timeout 指定的超时时钟节拍数量，如果一个任务在经过了timeout 参数指定的时钟节拍后还没有得到需要的信号量时，就恢复运行状态。 如果timeout为0，则表示任务将持续的等待信号量。最大的等待时间 为65,535个时钟节拍。这个时间长度并不是非常严格的，可能存在一 个时钟节拍的误差，因为只有在一个时钟节拍结束后才会减少定义的 等待超时时钟节拍。
OS_SEM_ACCEPT_EN OS_SEM_DEL_EN OS_SEM_QUERY_EN
说明
该常量为0时，屏蔽 所有信号量函数
信号量必然包含这3 个函数，所以它们 没有单独的配置常 量。
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6.1.1.6 中断、任务与信号量之间的关系
1. 一个是信号量的计数值，范围是0～65,535；
2. 另一个是由等待该信号量的任务组成的任务等待列表。
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6.1.1.2 信号量的功能
信号量可以使用在如下场合：
1. 允许一个任务与其它任务或中断同步； 2. 取得共享资源的使用权； 3. 标志事件的发生。
任务、中断服务子程序与信号量之间的关系如图6.1所示，其中：用 钥匙或者旗帜符号来表示信号量。
1. 如果信号量用于对 共享资源的访问， 那么信号量就用钥 匙符号。符号旁边 的数字N代表可用 资源数。对于二值 信号量，该值就是 1；
OSSemCreate() OSSemDel() 任务 OSSemPost()
6.1.2 建立一个信号量，OSSemCreate()
6.1.2.1 函数原型
OS_EVENT * OSSemCreate( INT16U value) reentrant
一． 功能：OSSemCreate()函数用于建立一个信号量，并对信号量赋予初 始计数值。这个初始值就是函数的参数value，可以为0～65,535中 的任何值，初始值有自己的设置规则。
四． 参数
1. pevent 指向信号量的指针，该指针的值可以在建立信号量时得到；
2. opt
定义信号量删除条件的选项，它有两个选择：
① OS_DEL_NO_PEND，规定只能在已经没有任何任务等待信号量时，才能删除 该信号量；
② OS_DEL_ALWAYS， 规定不管有没有任务在等待，立即删除这个信号量。删除 后，所有等待该信号量的任务立即进入就绪状态。
三． 返回值：OSSemCreate()函数返回指向分配给所建立的信号量的事件 控制块的指针。如果没有可用的事件控制块，OSSemCreate()函数返 回空指针。
四． 调用者：任务或者启动代码。 五． 配置常量：OS_SEM_EN。使用任何信号量函数的前提都是需要用此
函数建立信号量。
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6.1.4 等待一个信号量，OSSemPend()
6.1.4.1 函数原型
void OSSemPend(OS_EVENT *pevent，INT16U timeout，INT8U *err) reentrant
一． 功能：OSSemPend()函数挂起当前任务直到有其它的任务 或中断置位信号量或者信号量超出等待的预期时间。如果 在预期的时钟节拍内信号量被置位，μC/OS-Ⅱ默认最高 优先级的任务取得信号量并恢复执行。 当一个任务需要请求一个信号量时，就需要使用 OSSemPend()函数。 一个被OSTaskSuspend()函数挂起的任务也可以接受信 号量，但这个任务将一直保持挂起状态，直到通过调 用OSTaskResume()函数恢复任务的运行。
一． 信号量的类型
1. 一种是只有0和1两种值的信号量，称为二值信号量； 2. 另一种是可以有多种值的信号量，称为计数式信号量，其
值的大小取决于信号量的数据类型，如计数式信号量是8 位整型变量，则其值可以是0～255，若是16位整型变量， 则其值可以是0～65,535。
二． µC/OS-II信号量的两个组成部分
二． 初始值的设置规则 1. 如果信号量用来表示一个或多个事件的发生，那么该信号量的 初值通常赋为0； 2. 如果信号量用于对共享资源的访问，那么该信号量的初值应赋 为1（例如，把它当成二值信号量使用）； 3. 如果信号量用来表示允许访问n个相同的资源，那么该信号量 的初值应赋为n，并把信号量作为一个可计数的信号量使用。
在使用信号量函数之前，必须将 OS_CFG.H文件中相应 的配置常量设置为0或1，以确定是编译还是裁剪该函数，其 配置常量如表6.2所示。
表6.2 信号量函数配置常量一览表
函数 系统配置
配置常量 OS_SEM_EN
OSSemCreate() OSSemPend() OSSemPost()
OSSemAccept() OSSemDel() OSSemQuery()
图6.2 信号量建立计算原理主要流程
图6.3 返回之前的ECB数据结构
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6.1.2.4 应用范例
OSSemCreate()函数应用范例如程序清单6.2所示，必须 首先定义一个OS_EVENT类型的全局变量，用于保存函数的 返回值，以供其它相关函数使用。
程序清单6.2 OSSemCreate() 应用范例
OS_EVENT *AdcSem； void main(void) {
OSInit()； . AdcSem=OSSemCreate(1)； . OSStart()； }
// 定义一个指向信号量ECB的指针 // 信号量初始值设置为1
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一． 功能：OSSemCreate()函数用于建立一个信号量，并对信号量赋予初 始计数值。这个初始值就是函数的参数value，可以为0～65,535中 的任何值，初始值有自己的设置规则。
二． 初始值的设置规则 1. 如果信号量用来表示一个或多个事件的发生，那么该信号量的 初值通常赋为0； 2. 如果信号量用于对共享资源的访问，那么该信号量的初值应赋 为1（例如，把它当成二值信号量使用）； 3. 如果信号量用来表示允许访问n个相同的资源，那么该信号量 的初值应赋为n，并把信号量作为一个可计数的信号量使用。
6.1.3 删除一个信号量，OSห้องสมุดไป่ตู้emDel()
6.1.3.1 函数原型
OS_EVENT *OSSemDel(OS_EVENT *pevent，INT8U opt，INT8U *err) reentrant
一． 功能：OSSemDel()函数用于删除一个信号量。
二． 调用者：只能是任务。
三． 配置常量：OS_SEM_EN和OS_SEM_DEL_EN。
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第6章 信号量与互斥信号量管理
本章主要内容 本章主要描述信号量与互斥信号 量的概念、功能、原理及其使用方法。
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6.1 信号量管理
6.1.1 概述
6.1.1.1 信号量的类型和组成
6.1.3.3 原理
基本原理：所谓删除信号量其实质就是将信号量所属 的ECB设置恢复到它在空闲ECB链表中的原始状态，并将这 个ECB还给空闲ECB链表。
6.1.3.4 应用要点
1. 由于其它函数可能还会用到这个信号量，所有在删除信号 量之前，必须首先删除等待该信号量的所有任务；
2. 当挂起的任务进入就绪状态时，中断是关闭的，这就是说 中断延迟与等待信号量的任务的数量密切有关。
OSSemAccept() OSSemPend() OSSemQuery() 任务
或
2. 如果信号量用于表
示某事件的发生， 那么就用旗帜符号。 ISR 这时的数字N代表
N OSSemPost()
N ISR
OSSemAccept()
事件已经发生的次
数。
图6.1任务、中断服务子程序和信号量之间的关系
6.1.1.7 应用要点
6.1.2.3 原理与实现
一、原理
二、实现代码
开始
从空闲的ECB链表中取一个ECB
填写ECB数据结构中3个变量： .OSEventType <= OS_EVENT_TYPE_SEM .OSEventCnt <= cnt .OSEventPtr <= (void*)0
调OSEventWaitListInit()对等待任务列表清0
⑤ OS_ERR_PEVENT_TYPE pevent不是指向信号量的指针；
⑥ OS_ERR_PEVENT_NULL 没有可用的OS_EVENT数据结构。
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6.1.3.2 返回值
如果信号量已被删除了，则返回空指针；若信号量没 有能被删除，则返回pevent。后一种情况下，应该查看出 错代码，以查明原因。
3. err
指向包含错误代码的变量的指针，返回值可能为下列几种之一；
① OS_NO_ERR
调用成功，信号量被删除；
② OS_ERR_DEL_ISR
试图在中断服务子程序中删除信号量；
③ OS_ERR_INVALID_OPT 参数opt不是2种合法参数之一；
④ OS_ERR_TASK_WAITING有任务在等待信号量；
6.1.1.3 对信号量的初始计数值赋值方法
对µC/OS-II信号量初始值的赋值方法如下：
1. 信号量的初始值＝0～65,535。 2. 如果表示一个或者多个事件的发生，那么初始值应设为0。 3. 如果是用于对共享资源的访问，那么该初始值应设为1
（例如，把它当作二值信号量使用）。 4. 如果是用来表示允许任务访问n个相同的资源，那么该初
表6.1 信号量管理函数一览表
功能 建立信号量
调用者 任务或者启动代码
等待信号量 发送信号量
只能是任务 任务或者中断
无等待地请求信号量 删除信号量
任务或者中断 任务
查询信号量当前状态 任务或者中断
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6.1.1.5 信号量的配置常量