freertos二值信号量

FreeRTOS是一个免费开源的实时操作系统，专门用于嵌入式系统。它支持多种平台和微处理器，因此在工业自动化、航空航天、医疗设备、物联网等领域被广泛使用。FreeRTOS提供了丰富的功能，其中包括二值信号量。本文将深入探讨FreeRTOS中的二值信号量，并从多个角度进行分析。

一、什么是二值信号量

在FreeRTOS中，二值信号量是一种同步工具，用于控制多个任务之间的访问。二值信号量只有两个取值，0和1。多个任务可以尝试获取二值信号量，在获取成功时信号量值将变为0，此时其他任务再尝试获取该信号量时将被阻塞。当已经获取该信号量的任务释放信号量时，信号量值将变为1，此时其他任务可以再次尝试获取该信号量。二值信号量通常用于保护共享资源，例如一个共享的串口设备。

二、二值信号量使用示例

FreeRTOS提供了API函数来创建、获取和释放二值信号量。以下是一个简单的示例，其中包含两个任务，一个用于发送数据，一个用于接收数据。二者在访问共享的串口设备时需要互斥。

首先，需要在任务中包含FreeRTOS.h和semphr.h头文件。

```c

#include "FreeRTOS.h"

#include "task.h"

#include "semphr.h"

```

创建二值信号量。

```c

xSemaphoreHandle mutex;

mutex = xSemaphoreCreateBinary();

```

该函数返回一个semaphore handle，即信号量句柄。如果创建成功，则句柄非空，否则句柄为空。

在任务中获取和释放二值信号量。

```c

void sender_task()

{

while(1)

{

// get mutex

if(xSemaphoreTake(mutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE)

{

// send data

...

// release mutex

xSemaphoreGive(mutex);

}

}

}

void receiver_task()

{

while(1)

{

// get mutex

if(xSemaphoreTake(mutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE)

{

// receive data

...

// release mutex

xSemaphoreGive(mutex);

}

}

}

```

在获取二值信号量时，如果信号量的值为1，则任务可以获取信号量并将其值改为0。否则，任务将被阻塞，并等待信号量的值变为1。如果将portMAX_DELAY作为该函数的第二个参数，则任务将永久地等待信号量的值变为1。在释放信号量时，其值变为1，其他任务可以再次尝试获取该信号量。

三、二值信号量的优点

二值信号量具有以下优点：

1. 互斥性：多个任务可以访问同一资源，但是在任何给定时间，只有一个任务可以访问该资源。这样可以保护共享资源，并避免数据冲突。

2. 高效性：二值信号量不需要轮询，因此可以减少系统开销和能耗。

3. 可移植性：二值信号量可以在不同的平台和处理器上使用，并且具有良好的可移植性。

四、二值信号量的局限性

二值信号量具有以下局限性：

1. 可能导致死锁：如果多个任务同时获取二值信号量，并且它们不能释放信号量，则会发生死锁。因此，在使用二值信号量时应该谨慎。

2. 支持有限：二值信号量只支持两个取值，因此不适用于追踪多个资源的状态。

3. 复杂性：当多个二值信号量互相依赖时，处理任务的复杂性会增加。因此，应该避免使用多个互相依赖的信号量。

五、结论

二值信号量是FreeRTOS中的一种同步工具，用于控制多个任务之间的访问。它是一个非常强大的工具，可以在多个平台和处理器上使用。在使用二值信号量时，应该考虑其优点和局限性，并避免可能导致死锁的情况。总之，二值信号量是一个重要的工具，用于实现多任务访问共享资源的同步。