UCOS學習筆記——信號量

信號量

信號量的基本概念

信號量(Semaphore)是一種實現

任務間通信的機制

，可以實現任務之間同步或臨界資源的互斥訪問。

信號量是一個“鎖定機構”， 代碼需要獲得鑰匙才可以訪問共享資源。 占用該資源的任務不再使用該資源并釋放資源時， 其它任務才能夠訪問這個資源 。

抽象的來講信號量是一個非負整數，所有獲取它的任務都會將該整數減一其值的含義分兩種情況:

0:表示沒有積累下來的釋放信號量操作，且有可能有在此信號量上阻塞的任務。

正值:表示有一個或多個釋放信號量操作。

信號量的類型

通常有兩種類型的信號量：

二值信號量和多值信號量

。二值信號量的值只能是 0 或 1.多值信號量計數值可以是 0 到 4294967295（依賴于計數值是 8 位， 16 位或 32 位）。特別的， uC/OS-III 中的信號量計數值最大為 OS_SEM_CTR(見 OS_TYPE.H)。根據信號量計數值，uC/OS-III 可以知道有該信號量可以再被多少個任務獲得。

二值信號量

二值信號量既可以用于臨界資源訪問也可以用于同步功能。

用作同步時，信號量在創建后應被置為空，任務1獲取信號量而進入阻塞，任務2在某種條件發生后，釋放信號量，于是任務1獲得信號量得以進入就緒態，如果任務1的優先級是最高的，那么就會立即切換任務，從而達到了兩個任務間的同步。同樣的，在中斷服務函數中釋放信號量，任務1也會得到信號量，從而達到任務與中斷間的同步。

計數信號量

常將計數信號量用于事件計數與資源管理。

每當某個事件發生時，任務或者中斷將釋放一個信號量(信號量計數值加1)

，當處理被事件時(一般在任務中處理)，處理任務會取走該信號量(信號量計數值減1)，信號量的計數值則表示還有多少個事件沒被處理。

注意：只有任務才允許使用信號量，ISR是不允許的。

信號量應用場景及運作機制

應用場景

同步:任務與任務、中斷與任務間同步

計數:用于資源統計，比如當前任務來了很多個消息，但是這些消息都放在緩沖區中，尚未處理，這時候就可以利用計數信號量對這些資源進行統計，每來一個消息就加一，每處理完一個消息就減一，這樣子系統就知道有多少資源未處理的

運行機制

二值信號量運行機制：

計數信號量運行機制：

與信號量相關的API函數

當信號量被用于共享資源時，信號量相關函數只能被任務調用（絕不能被 ISR 調用）。但將信號量用于標記任務時可以被 ISR 調用

簡單介紹：

OSSemCreate()創建一個信號量，將信號量地址傳遞給函數的第一個參數。信號量必須在創建后才能被其他任務使用

用OSSemPend()函數等待一個信號量。 任務必須指定所等待的信號量，且這個信號量之前已經被創建 。據信號量的創建結果 OSSemPend()返回一個錯誤代號。如果信號量創建成功， 錯誤代號為 OS_ERR_NONE。 如果創建失敗，錯誤代號會包含錯誤的原因。 當 OSSemPend()正確返回時，任務就可以訪問這個共享資源。

資源訪問結束后， 任務調用 OSSemPost()釋放這個信號量。 當信號量有效的時候，任務才能獲取信號量，當任務獲取了某個信號量的時候，該信號量的可用個數就減下，當它減到0的時候，任務就無法再獲取了，并且獲取的任務會進入阻塞態

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