FreeRTOS——计数型信号量知识总结及实战

1计数型信号量概念

1）计数型信号量相当于队列长度大于1 的队列，因此计数型信号量能够容纳多个资源
2）适用场景：
事件计数：
当每次事件发生后，在事件处理函数中释放计数型信号量（计数值+1），其他任务会获取计数型信号量（计数值-1） ，这种场合一般在创建时将初始计数值设置为 0。
资源管理：
信号量表示有效的资源数目。任务必须先获取信号量（信号量计数值-1 ）才能获取资源控制权。当计数值减为零时表示没有的资源。当任务使用完资源后，必须释放信号量（信号量计数值+1）。信号量创建时计数值应等于最大资源数目。

2 计数型信号量相关API函数

使用计数型信号量的过程：创建计数型信号量->释放信号量 ->获取信号量
注意：
计数型信号量的获取与释放与二值信号量相同
1）计数型信号量的创建
#define xSemaphoreCreateCounting( uxMaxCount , uxInitialCount ) \ xQueueCreateCountingSemaphore( ( uxMaxCount ) , ( uxInitialCount ) )
形参： uxMaxCount 计数值的最大限定
uxInitialCount 计数值的初始值
返回值：NULL 创建失败
其他 创建成功返回计数型信号量的句柄
2）获取当前信号量的计数值
#define uxSemaphoreGetCount( xSemaphore ) \ uxQueueMessagesWaiting( ( QueueHandle_t ) ( xSemaphore ) )
形参： xSemaphore 信号量的句柄
返回值：整数 当前信号量的计数值的大小

3 计数型信号量实验

3.1 freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"

//FreeRTOS配置
//1.任务配置
//1.1 START_TASK 任务 配置

#define START_TASK_PRIO 1                   /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler;  /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters);        /* 任务函数 */

//1.2 TASK1 任务 配置

#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

//1.2 TASK2 任务 配置

#define TASK2_PRIO      3                   /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task2Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

//1.3 计数型信号量句柄定义
QueueHandle_t        count_Semaphore_handle;  

//2.在freertos_demo函数中创建start_task任务
void freertos_demo(void)
{
    //创建计数型信号量
    count_Semaphore_handle = xSemaphoreCreateCounting(100,0); 
    if(count_Semaphore_handle != NULL)
    {
        printf("计数型信号量创建成功！！！\r\n");
    }
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"start_task",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */
    vTaskStartScheduler();
}

//3.在start_task函数中创建task1、task2任务
void start_task(void *pvParameters)
{
    //进入临界区
    taskENTER_CRITICAL();
    //创建任务1
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"task1",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )TASK1_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   /* 任务句柄 */
     //创建任务2          
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"task2",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )TASK2_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )TASK2_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   /* 任务句柄*/
                
      //删除开始任务        
    vTaskDelete(StartTask_Handler);   
                
     //退出临界区
    taskEXIT_CRITICAL();
}

//4.在task1函数中释放计数型信号量
void task1(void *pvParameters)
{
    uint8_t key = 0;
    BaseType_t err = 0;
    
    while (1)
    {
        //按键KEY0控制二值信号释放
        key = key_scan(0);
        switch (key)
        {
            case KEY0_PRES:
            {
                //如果二值信号量创建成功
                if(count_Semaphore_handle != NULL)
                {
                    err = xSemaphoreGive(count_Semaphore_handle);                //释放计数型信号量
                    if(err == pdPASS)
                    {
                       printf("count_Semaphore_handle释放成功\r\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("count_Semaphore_handle释放失败\r\n");
                    }
               
                }
                 break;
               
            }
            default:
            {
                break;
            }
        }
        vTaskDelay(10);
    }
}

//5.在task2函数中获取计数型信号量
void task2(void *pvParameters)
{
    BaseType_t err = 0;
    while(1)
    {
        err = xSemaphoreTake(count_Semaphore_handle,portMAX_DELAY);
        if(err == pdPASS)
        {
            printf("信号量的计数值为：%d\r\n",(int)uxSemaphoreGetCount(count_Semaphore_handle) );
        }
        else printf("count_Semaphore_handle获取失败\r\n");
        vTaskDelay(1000);
    }
}