梅科尔工作室-小熊派开发笔记3

信号量

信号量（Semaphore）是一种实现任务间通信的机制，实现任务之间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相互竞争的任务来访问临界资源。在多任务系统中，各任务之间需要同步或互斥实现临界资源的保护，信号量功能可以为用户提供这方面的支持。

运作原理

1、信号量初始化，为配置的N个信号量申请内存（N值可以由用户自行配置，受内存限制），并把所有的信号量初始化成

未使用，并加入到未使用链表中供系统使用。

2、信号量创建，从未使用的信号量链表中获取一个信号量资源，并设定初值。

3、信号量申请，若其计数器值大于0，则直接减1返回成功。否则任务阻塞，等待其它任务释放该信号量，等待的超时时间

可设定。当任务被一个信号量阻塞时，将该任务挂到信号量等待任务队列的队尾。

4、信号量释放，若没有任务等待该信号量，则直接将计数器加1返回。否则唤醒该信号量等待任务队列上的第一个任务。

5、信号量删除，将正在使用的信号量置为未使用信号量，并挂回到未使用链表。

6、信号量允许多个任务在同一时刻访问同一资源， 但会限制同一时刻访问此资源的最大任务数目。访 问同一资源的任务数达到该资源的最大数量时，会 阻塞其他试图获取该资源的任务，直到有任务释放 该信号量。

信号量运作示意图：

公共资源有四个任务数，信号量都分别被线程1、2、3、4获取后，此时此资源就会锁定而不让线程5进入，线程5及后面的线程都进入阻塞模式，当线程1工作完成而释放出信号量，线程5立即获得信号而得到执行。如此往复。

创建信号量：osSemaphoreNew (uint32_t max_count, uint32_t initial_count, const osSemaphoreAttr_t *attr);

获取信号量：osSemaphoreAcquire (osSemaphoreId_t semaphore_id, uint32_t timeout);

释放信号量：osSemaphoreRelease (osSemaphoreId_t semaphore_id);

删除信号量：osSemaphoreDelete (osMutexId_t mutex_id);

事件管理

事件是一种实现任务间通信的机制，可用于实现任务间的同步，但事件通信只能是事件类型的通信，无数据传输。一个任务可以等待多个事件的发生：可以是任意一个事件发生时唤醒任务进行事件处理;也可以是几个事件都发生后才唤醒任务进行事件处理。

多任务环境下，任务之间往往需要同步操作。事件可以提供一对多、多对多的同步操作。一对多同步模型：一 个任务等待多个事件的触发；多对多同步模型：多个任务等待多个事件的触发。

上图事件的管理：对于任务a有两个事件分别为事件2和事件5，两个事件之间的关系是或，也就是说事件2和事件5只要有一个被触发任务a就可以执行。对于任务b有两个事件，分别为事件2和事件5，两个事件之间的关系是与，只有当两个事件都被触发时，任务b才可以被执行。因此，当下面事件2发生时，任务a被执行，而任务b仍然是等待状态，而接下来事件5又发生，满足了任务b的条件，因此任务a和任务b都会被执行。

创建事件标记对象：osEventFlagsNew (const osEventFlagsAttr_t *attr);

设置事件标记：osEventFlagsSet (osEventFlagsId_t ef_id, uint32_t flags);

等待事件标记触发：osEventFlagsWait (osEventFlagsId_t ef_id, uint32_t flags, uint32_t options, uint32_t timeout);

删除事件标记对象：osEventFlagsDelete (osEventFlagsId_t ef_id);

代码中osFlagsWaitAll，代表之前的事件是与关系，而osFlagsWaitAny代表之前的事件是或关系

 

互斥锁

互斥锁的概念：

1、互斥锁又称互斥型信号量，是一种特殊的二值性信号量，用于实现对共享资源的独占式处理。

2、任意时刻互斥锁的状态只有两种：开锁或闭锁。

3、当有任务持有时，互斥锁处于闭锁状态，这个任务获得该互斥锁的所有权。

4、当该任务释放时，该互斥锁被开锁，任务失去该互斥锁的所有权。

5、当一个任务持有互斥锁时，其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。

6、多任务环境下往往存在多个任务竞争同一共享资源的应用场景，互斥锁可被用于对共享资源的保护从而实现独占式访问。

另外，互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。

简单来说：互斥锁是一种特殊机制，当多种任务都要处理共享资源时，拥有互斥锁的任务，无论优先级，将对共享资源上锁，使其自身能够单独享有资源。

创建互斥锁：osMutexNew (const osMutexAttr_t *attr);

获取互斥锁：osMutexAcquire (osMutexId_t mutex_id, uint32_t timeout);

释放互斥锁：osMutexRelease (osMutexId_t mutex_id);

删除互斥锁：osMutexDelete (osMutexId_t mutex_id);

 

消息队列

消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构，实现了接收来自任务或中断的不固定长度的消息，并根据不同的接口选 择传递消息是否存放在自己空间。任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息是空时，挂起读取任务；当队列中有新 消息时，挂起的读取任务被唤醒并处理新消息。

用户在处理业务时，消息队列提供了异步处理机制，允许将一个消息放入队列，但并不立即处理它，同时队列还能起到缓 冲消息作用。

 

GPIO

GPIO的功能不仅是设置为普通的GPIO还可以进行设置TXD，PWM波等以下功能