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本章节开始讲解RTX的另一个重要的任务间的同步和资源共享机制,信号量。 本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407。 14.1 信号量 14.2 信号量API函数 14.3 实验例程说明(任务间通信) 14.4 实验例程说明(中断方式通信) 14.5 总结 14.1 信号量 14.1.1 信号量的概念及其作用 信号量(semaphores)是20世纪60年代中期EdgserDijkstra发明的。使用信号量的最初目的是为了给共享资源建立一个标志,该标志表示该共享资源被占用情况。这样,当一个任务在访问共享资源之前,就可以先对这个标志进行查询,从而在了解资源被占用的情况之后,再来决定自己的行为。 实际的应用中,信号量的作用又该如何体现呢?比如有个30人的电脑机房,我们就可以创建信号量的初始化值是30,表示30个可用资源,不理解的初学者表示信号量还有初始值?是的,信号量说白了就是共享资源的数量。另外我们要求一个同学使用一台电脑,这样每有一个同学使用一台电脑,那么信号量的数值就减一,直到30台电脑都被占用,此时信号量的数值就是0。如果此时还有几个同学没有电脑可以使用,那么这几个同学就得等待,直到有同学离开,有一个同学离开,那么信号量的数值就加1,有两个就加2,依次类推。刚才没有电脑用的同学此时就有电脑可以用了,有几个同学用,信号量就减几,直到再次没有电脑可以用,这么一个过程就是使用信号量来管理共享资源的过程。 平时使用信号量主要实现以下两个功能: u 两个任务或者中断函数跟任务之间的同步功能,这个和上章节讲解的事件标志组是类似的。其实就是共享资源为1的时候。 u 多个共享资源的管理,就像上面举的机房上机的例子。 实际上信号量还有很多其它用法,而且极具挑战性,可以大大的开拓大家的视野,有兴趣的同学可以阅读一下《The Little Book Of Semaphores》,作者是Allen B.Downy。 |
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RTX初始化:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: 标准c程序入口。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ int main (void) { /* 初始化外设 */ bsp_Init(); /* 创建启动任务 */ os_sys_init_user (AppTaskStart, /* 任务函数 */ 4, /* 任务优先级 */ &AppTaskStartStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ while(1); } |
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RTX任务创建:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppTaskCreate * 功能说明: 创建应用任务 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppTaskCreate (void) { HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF, /* 任务函数 */ 1, /* 任务优先级 */ &AppTaskUserIFStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED, /* 任务函数 */ 2, /* 任务优先级 */ &AppTaskLEDStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskLEDStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro, /* 任务函数 */ 3, /* 任务优先级 */ &AppTaskMsgProStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ } |
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创建信号量:
复制代码 static OS_SEM semaphore; /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppObjCreate * 功能说明: 创建任务通信机制 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppObjCreate (void) { /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */ os_sem_init (semaphore, 0); } |
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14.3.2 STM32F407开发板实验
配套例子: V5-411_RTX实验_信号量 实验目的: 1. 学习RTX的信号量 实验内容: 1. K1按键按下,串口打印。 2. K2键按下,直接发送信号量同步信号给任务AppTaskMsgPro。 任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。 3. 各个任务实现的功能如下: AppTaskUserIF任务 :按键消息处理。 AppTaskLED任务 :LED闪烁。 AppTaskMsgPro任务 :消息处理,等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号。 AppTaskStart任务 :启动任务,也是最高优先级任务,这里实现按键扫描。 |
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RTX配置:
RTX配置向导详情如下: u Task Configuration l Number of concurrent running tasks 允许创建4个任务,实际创建了如下四个任务 AppTaskUserIF任务 :按键消息处理。 AppTaskLED任务 :LED闪烁。 AppTaskMsgPro任务 :消息处理,等待任务AppTaskUserIF发来的信号量同步信号。 AppTaskStart任务 :启动任务,也是最高优先级任务,这里实现按键扫描。 l Number of tasks with user-provided stack 创建的4个任务都是采用自定义堆栈方式。 |
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程序设计:
u 任务栈大小分配: staticuint64_t AppTaskUserIFStk[512/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskLEDStk[256/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskMsgProStk[512/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskStartStk[512/8]; /* 任务栈 */ 将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的,8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话,部分C语言库函数,浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。 u 系统栈大小分配: |
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RTX初始化:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: 标准c程序入口。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ int main (void) { /* 初始化外设 */ bsp_Init(); /* 创建启动任务 */ os_sys_init_user (AppTaskStart, /* 任务函数 */ 4, /* 任务优先级 */ &AppTaskStartStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ while(1); } |
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RTX任务创建:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppTaskCreate * 功能说明: 创建应用任务 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppTaskCreate (void) { HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF, /* 任务函数 */ 1, /* 任务优先级 */ &AppTaskUserIFStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED, /* 任务函数 */ 2, /* 任务优先级 */ &AppTaskLEDStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskLEDStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro, /* 任务函数 */ 3, /* 任务优先级 */ &AppTaskMsgProStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ } |
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创建信号量:
复制代码 static OS_SEM semaphore; /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppObjCreate * 功能说明: 创建任务通信机制 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppObjCreate (void) { /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */ os_sem_init (semaphore, 0); } |
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14.4 实验例程说明(中断方式通信)
14.4.1 STM32F103开发板实验 配套例子: V4-412_RTX实验_信号量(中断方式) 实验目的: 1. 学习RTX的信号量(中断方式) 实验内容: 1. K1按键按下,串口打印。 2. K2键按下,启动单次定时器中断,50ms后在定时器中断给任务AppTaskMsgPro发送信号量同步信号。任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。 3. 各个任务实现的功能如下: AppTaskUserIF任务 :按键消息处理。 AppTaskLED任务 :LED闪烁。 AppTaskMsgPro任务 :消息处理,等待定时器中断发来的信号量同步信号。 AppTaskStart任务 :启动任务,也是最高优先级任务,这里实现按键扫描。 |
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RTX配置:
RTX配置向导详情如下: u Task Configuration l Number of concurrent running tasks 允许创建4个任务,实际创建了如下四个任务 AppTaskUserIF任务 :按键消息处理。 AppTaskLED任务 :LED闪烁。 AppTaskMsgPro任务 :消息处理,等待定时器中断发来的信号量同步信号。 AppTaskStart任务 :启动任务,也是最高优先级任务,这里实现按键扫描。 l Number of tasks with user-provided stack 创建的4个任务都是采用自定义堆栈方式。 |
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程序设计:
u 任务栈大小分配: staticuint64_t AppTaskUserIFStk[512/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskLEDStk[256/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskMsgProStk[512/8]; /* 任务栈 */ staticuint64_t AppTaskStartStk[512/8]; /* 任务栈 */ 将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的,8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话,部分C语言库函数,浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。 u 系统栈大小分配: |
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RTX初始化:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: 标准c程序入口。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ int main (void) { /* 初始化外设 */ bsp_Init(); /* 创建启动任务 */ os_sys_init_user (AppTaskStart, /* 任务函数 */ 4, /* 任务优先级 */ &AppTaskStartStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ while(1); } |
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RTX任务创建:
复制代码 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppTaskCreate * 功能说明: 创建应用任务 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppTaskCreate (void) { HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF, /* 任务函数 */ 1, /* 任务优先级 */ &AppTaskUserIFStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED, /* 任务函数 */ 2, /* 任务优先级 */ &AppTaskLEDStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskLEDStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro, /* 任务函数 */ 3, /* 任务优先级 */ &AppTaskMsgProStk, /* 任务栈 */ sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小,单位字节数 */ } |
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创建信号量:
复制代码 static OS_SEM semaphore; /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: AppObjCreate * 功能说明: 创建任务通信机制 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void AppObjCreate (void) { /* 创建信号量计数值是0, 用于任务同步 */ os_sem_init (semaphore, 0); } |
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stm32f407+ksz8863rlli概率性ping不通
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