信號量

FreeRTOS中的信號量是一種任務間通信的方式，信號量包括：二值信號量、互斥信號量、計數信號量，本次實驗只使用二值信號量。信號量用于任務間的同步，FreeRTOS是多任務系統，不同任務間可能需要某種同步關系

二值信號量

可以通俗理解為0或1標志位，比如串口中斷接收完數據是一種狀態，此時就需要進行串口數據處理又是一種狀態，這時使用二值信號量就能很好達到任務同步效果

信號量的基本操作有獲取信號量和釋放信號量，例如：數據分析處理任務需要處理串口數據時，先嘗試獲取信號量，若獲取不到，也就是信號量是0，則先進入阻塞等待，等待超時可先跳出，之后繼續嘗試獲取信號量。串口空閑中斷接受完一串數據后，可執行釋放信號量操作，這時，數據分析處理任務就可以獲取到信號量，進而可以處理串口數據了，實現了串口數據接收與數據處理的同步。

API函數

創建二值信號量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void )

返回值：

NULL：創建信號量失敗，因為FreeRTOS堆棧不足。

       其它值：信號量創建成功。這個返回值存儲著信號量句柄。

非中斷釋放二值信號量

BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore )

參數：

xSemaphore：要釋放的信號量句柄

返回值：

釋放成功返回pdPASS，失敗返回errQUEUE_FULL

中斷釋放二值信號量

BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR( SemaphoreHandle_t xSemaphore,
                                 BaseType_t* pxHigherPriorityTaskWoken)

參數：

xSemaphore：要釋放的信號量句柄

pxHigherPriorityTaskWoken：標記退出此函數后是否需要進行任務切換

返回值：

釋放成功返回pdPASS，失敗返回errQUEUE_FULL

獲取信號量

BaseType_t xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore,
                          TickType_t xBlockTime)

參數：

xSemaphore：要釋放的信號量句柄

    xBlockTime：阻塞時間

返回值：

獲取成功返回pdTRUE，失敗返回pdFALSE

中斷獲取信號量

BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR( SemaphoreHandle_t xSemaphore,
                                 BaseType_t* pxHigherPriorityTaskWoken)

參數：

xSemaphore：要釋放的信號量句柄

pxHigherPriorityTaskWoken：標記退出此函數后是否需要進行任務切換

返回值：

獲取成功返回pdTRUE，失敗返回pdFALSE

實現目的

通過按鍵觸發二值信號量的釋放，獲取任務一直在等待信號量的到來，再執行相應的任務

上源碼

#include "stm32f10x.h"


#include "stm32f10x.h"
#include 
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"


void LED_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;


  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);   //使能PE端口時鐘


  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_5;  //端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     //推挽輸出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    //IO口速度為50MHz
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);            //推挽輸出 ，IO口速度為50MHz
  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_5);         //輸出高 

}


void KEY_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;       //定義結構體變量  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;     //選擇你要設置的IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD; //下拉輸入  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;  //設置傳輸速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);       //初始化GPIO
}




void USART_init(uint32_t bound)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;   //定義GPIO結構體變量
  USART_InitTypeDef USART_InitStruct;   //定義串口結構體變量

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);   //使能GPIOC的時鐘

  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;   //配置TX引腳
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;   //配置PA9為復用推挽輸出
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA9速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函數

  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;   //配置RX引腳
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //配置PA10為浮空輸入
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA10速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函數


  USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;   //發送接收模式
  USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;   //無奇偶校驗
  USART_InitStruct.USART_BaudRate=bound;   //波特率
  USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;   //停止位1位
  USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;   //字長8位
  USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;   //無硬件數據流控制
  USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);   //串口初始化函數

  USART_Cmd(USART1,ENABLE);   //使能USART1
}


int fputc(int ch,FILE *f)   //printf重定向函數
{
  USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);   //發送一字節數據
  while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);   //等待發送完成
  return ch;
}


//創建開始任務
#define START_TASK_PRIO 1 //任務優先級
#define START_STK_SIZE 128 //任務堆棧大小
TaskHandle_t StartTask_Handler; //任務句柄
void Start_Task(void *pvParameters); //任務函數
//釋放信號量
#define Release_TASK_PRIO 2 //任務優先級
#define Release_STK_SIZE 50 //任務堆棧大小
TaskHandle_t ReleaseTask_Handler; //任務句柄
void Release_Task(void *p_arg); //任務函數
//獲取信號量
#define Gain_TASK_PRIO 3 //任務優先級
#define Gain_STK_SIZE 50 //任務堆棧大小
TaskHandle_t GainTask_Handler; //任務句柄
void Gain_Task(void *p_arg); //任務函數


SemaphoreHandle_t KeySemaphore;//串口接收二值信號量句柄


int main( void ) 
{ 
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//設置系統中斷優先級分組 4
  LED_Init();     //初始化 LED
  KEY_Init();      //按鍵初始化
  USART_init(115200);  //初始化串口

  //創建開始任務
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Start_Task,     //任務函數
    (const char* )"Start_Task",     //任務名稱
    (uint16_t )START_STK_SIZE,       //任務堆棧大小
    (void* )NULL,             //傳遞給任務函數的參數
    (UBaseType_t )START_TASK_PRIO,     //任務優先級
    (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler  //任務句柄 
  );
  vTaskStartScheduler();  //開啟調度
}


void Start_Task(void *pvParameters)
{
  taskENTER_CRITICAL();   //進入臨界區
  //創建二值信號量
  KeySemaphore = xSemaphoreCreateBinary();
  //創建 釋放信號量 任務
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Release_Task, 
    (const char* )"Release_Task", 
    (uint16_t )Release_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Release_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&ReleaseTask_Handler
  ); 
  //創建 獲取信號量 任務
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Gain_Task, 
    (const char* )"Gain_Task", 
    (uint16_t )Gain_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Gain_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&GainTask_Handler
  ); 
  vTaskDelete(StartTask_Handler); //刪除開始任務
  taskEXIT_CRITICAL();   //退出臨界區
}
//釋放信號量 任務函數
void Release_Task(void *pvParameters)
{
  BaseType_t xReturn = NULL;
  while(1)
  {
    if(GPIO_ReadInputDataBit( GPIOA, GPIO_Pin_0))
    {
      vTaskDelay(10);
      if(GPIO_ReadInputDataBit( GPIOA, GPIO_Pin_0))
      {
        xReturn = xSemaphoreGive(KeySemaphore);
        if(xReturn == pdPASS)
          printf("釋放成功\\n");
      }
    }

    vTaskDelay(10);
  }
}


//獲取信號量 任務函數
void Gain_Task(void *pvParameters)
{
  BaseType_t xReturn = NULL;
  while(1)
  {
    xReturn = xSemaphoreTake(KeySemaphore,portMAX_DELAY);//一直阻塞獲取
    if(xReturn == pdPASS)
      printf("獲取成功\\n");
    vTaskDelay(10);
  }
}