11. 任务信号量¶
11.1. 任务信号量的基本概念¶
uCOS提供任务信号量这个功能，每个任务都有一个32位（用户可以自定义位宽，我们使用32位的CPU，此处就是32位）的信号量值SemCtr，这个信号量值是在任务控制块中包含的，是任务独有的一个信号量通知值，在大多数情况下，任务信号量可以替代内核对象的二值信号量、计数信号量等。
注：本章主要讲解任务信号量，而非内核对象信号量，如非特别说明，本章中的信号量都指的是内核对象信号量。前面所讲的信号量是单独的内核对象，是独立于任务存在的；本章要讲述的任务信号量是任务特有的属性，紧紧依赖于一个特定任务。
相对于前面使用uCOS内核通信的资源，必须创建二进制信号量、计数信号量等情况，使用任务信号量显然更灵活。因为使用任务信号量比通过内核对象信号量通信方式解除阻塞的任务的速度要快，并且更加节省RAM内存空间，任务信号量的使用无需单独创建信号量。
通过对任务信号量的合理使用，可以在一定场合下替代uCOS的信号量，用户只需向任务内部的信号量发送一个信号而不用通过外部的信号量进行发送，这样子处理就会很方便并且更加高效，当然，凡事都有利弊，不然的话uCOS还要内核的IPC通信机制干嘛，任务信号量虽然处理更快，RAM开销更小，但也有限制：只能有一个任 务接收任务信号量，因为必须指定接收信号量的任务，才能正确发送信号量；而内核对象的信号量则没有这个限制，用户在释放信号量，可以采用广播的方式，让所有等待信号量的任务都获取到信号量。
在实际任务间的通信中，一个或多个任务发送一个信号量给另一个任务是非常常见的，而一个任务给多个任务发送信号量的情况相对比较少。这种情况就很适合采用任务信号量进行传递信号，如果任务信号量可以满足设计需求，那么尽量不要使用普通信号量，这样子设计的系统会更加高效。
任务信号量的运作机制与普通信号量一样，没什么差别。
11.2. 任务信号量的函数接口讲解¶
11.2.1. 任务信号量释放函数OSTaskSemPost()¶
函数 OSTaskSemPost()用来释放任务信号量，虽然只有拥有任务信号量的任务才可以等待该任务信号量，但是其他所有的任务或者中断都可以向该任务释放信号量，其源码具体见 代码清单25-1。
代码清单‑1OSTaskSemPost()¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 | OS_SEM_CTR OSTaskSemPost (OS_TCB *p_tcb, (1) //目标任务
OS_OPT opt, (2) //选项
OS_ERR *p_err) (3) //返回错误类型
{
OS_SEM_CTR ctr;
CPU_TS ts;
#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL//如果使能（默认禁用）了安全检测
if (p_err == (OS_ERR *)0) //如果 p_err 为空
{
OS_SAFETY_CRITICAL_EXCEPTION(); //执行安全检测异常函数
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
#endif
#if OS_CFG_ARG_CHK_EN > 0u//如果使能（默认使能）了参数检测功能
switch (opt) //根据选项分类处理
{
case OS_OPT_POST_NONE: //如果选项在预期之内
case OS_OPT_POST_NO_SCHED:
break; //跳出
default: //如果选项超出预期
*p_err = OS_ERR_OPT_INVALID; //错误类型为“选项非法”
return ((OS_SEM_CTR)0u); //返回0（有错误），停止执行
}
#endif
ts = OS_TS_GET(); //获取时间戳
#if OS_CFG_ISR_POST_DEFERRED_EN > 0u//如果使能了中断延迟发布
if (OSIntNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) //如果该函数是在中断中被调用
{
OS_IntQPost((OS_OBJ_TYPE)OS_OBJ_TYPE_TASK_SIGNAL,
//将该信号量发布到中断消息队列
(void *)p_tcb,
(void *)0,
(OS_MSG_SIZE)0,
(OS_FLAGS )0,
(OS_OPT )0,
(CPU_TS )ts,
(OS_ERR *)p_err); (4)
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（尚未发布）
}
#endif
ctr = OS_TaskSemPost(p_tcb, //将信号量按照普通方式处理
opt,
ts,
p_err); (5)
return (ctr); //返回信号的当前计数值
}
|
代码清单25-1 (1)：目标任务控制块指针，指向要释放任务信号量的任务。
代码清单25-1 (2)：释放任务信号量的选项。
代码清单25-1 (3)：用于返回保存错误代码。
代码清单25-1 (4)：如果使能了中断延迟发布，并且该函数在中断中被调用，那就将信号量发布到中断消息队列，由中断消息队列发布任务信号量。
代码清单25-1 (5)：调用OS_TaskSemPost ()函数将信号量发布到任务中，其源码具体见
代码清单‑2 OS_TaskSemPost()源码¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 | OS_SEM_CTR OS_TaskSemPost (OS_TCB *p_tcb, (1) //目标任务
OS_OPT opt, (2) //选项
CPU_TS ts, (3) //时间戳
OS_ERR *p_err) (4) //返回错误类型
{
OS_SEM_CTR ctr;
CPU_SR_ALLOC(); //使用到临界段（在关/开中断时）时必需该宏，该宏声明和
//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器
// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界段
if (p_tcb == (OS_TCB *)0) (5)//如果 p_tcb 为空
{
p_tcb = OSTCBCurPtr; //将任务信号量发给自己（任务）
}
p_tcb->TS = ts; //记录信号量被发布的时间戳
*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
switch (p_tcb->TaskState) (6)
//跟吴目标任务的任务状态分类处理
{
case OS_TASK_STATE_RDY: //如果目标任务没有等待状态
case OS_TASK_STATE_DLY:
case OS_TASK_STATE_SUSPENDED:
case OS_TASK_STATE_DLY_SUSPENDED: (7)
switch (sizeof(OS_SEM_CTR))
{ //判断是否将导致该信
case 1u: //号量计数值溢出，如
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_08U_MAX_VAL) //果溢出，则开中断，
{
OS_CRITICAL_EXIT(); //返回错误类型为“计
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF; //数值溢出”，返回0
return ((OS_SEM_CTR)0); //（有错误），不继续
} //执行。
break;
case 2u:
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_16U_MAX_VAL)
{
OS_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF;
return ((OS_SEM_CTR)0);
}
break;
case 4u:
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_32U_MAX_VAL)
{
OS_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF;
return ((OS_SEM_CTR)0);
}
break;
default:
break;
}
p_tcb->SemCtr++; (8)//信号量计数值不溢出则加1
ctr = p_tcb->SemCtr; (9)//获取信号量的当前计数值
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界段
break; //跳出
case OS_TASK_STATE_PEND: //如果任务有等待状态
case OS_TASK_STATE_PEND_TIMEOUT:
case OS_TASK_STATE_PEND_SUSPENDED:
case OS_TASK_STATE_PEND_TIMEOUT_SUSPENDED:(10)
if (p_tcb->PendOn == OS_TASK_PEND_ON_TASK_SEM) //如果正等待任务信号量
{
OS_Post((OS_PEND_OBJ *)0, //发布信号量给目标任务
(OS_TCB *)p_tcb,
(void *)0,
(OS_MSG_SIZE )0u,
(CPU_TS )ts); (11)
ctr = p_tcb->SemCtr; //获取信号量的当前计数值
OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED(); //退出临界段（无调度）
if ((opt & OS_OPT_POST_NO_SCHED) == (OS_OPT)0) //如果选择了调度任务
{
OSSched(); (12)//调度任务
}
}
else//如果没等待任务信号量
{
switch (sizeof(OS_SEM_CTR)) (13)//判断是否将导致
{
case 1u: //该信号量计数值
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_08U_MAX_VAL) //如果溢出，
{
OS_CRITICAL_EXIT(); //则开中断，返回
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF; //错误类型为“计
return ((OS_SEM_CTR)0); //数值溢出”，返
} //回0（有错误），
break; //不继续执行。
case 2u:
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_16U_MAX_VAL)
{
OS_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF;
return ((OS_SEM_CTR)0);
}
break;
case 4u:
if (p_tcb->SemCtr == DEF_INT_32U_MAX_VAL)
{
OS_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_SEM_OVF;
return ((OS_SEM_CTR)0);
}
break;
default:
break;
}
p_tcb->SemCtr++; //信号量计数值不溢出则加1
ctr = p_tcb->SemCtr; //获取信号量的当前计数值
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界段
}
break; //跳出
default: (14)//如果任务状态超出预期
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界段
*p_err = OS_ERR_STATE_INVALID; //错误类型为“状态非法”
ctr = (OS_SEM_CTR)0; //清零 ctr
break; //跳出
}
return (ctr); //返回信号量的当前计数值
}
|
代码清单25-2 (1)：目标任务。
代码清单25-2 (2)：释放任务信号量选项
代码清单25-2 (3)：时间戳。
代码清单25-2 (4)：保存返回的错误类型代码。
代码清单25-2 (5)：如果目标任务为空，则表示将任务信号量释放给自己，那么p_tcb就指向当前任务。
代码清单25-2 (6)：根据目标任务的任务状态分类处理。
代码清单25-2 (7)：如果目标任务没有等待状态，判断一下是否即将导致该信号量计数值溢出，如果溢出，则开中断，返回错误类型为“计数值溢出”的错误代码，退出不再继续执行。
代码清单25-2 (8)：如果信号量还没溢出，信号量计数值加1。
代码清单25-2 (9)：获取信号量的当前计数值，跳出switch语句。
代码清单25-2 (10)：如果任务有等待状态，并且如果正等待任务信号量。
代码清单25-2 (11)：调用OS_Post()函数发布信号量给目标任务，该函数在前面章节有讲解，具体见代码清单20‑14。
代码清单25-2 (12)：如果选择了调度任务，就进行一次任务调度。
代码清单25-2 (13)：如果不是等待任务信号量，判断一下是否即将导致该信号量计数值溢出，如果溢出，则开中断，返回错误类型为“计数值溢出”的错误代码，退出不再继续执行，如果信号量还没溢出，信号量计数值加1。
代码清单25-2 (14)：如果任务状态超出预期，返回错误类型为“状态非法”的错误代码。
在释放任务信号量的时候，系统首先判断目标任务的状态，只有处于等待状态并且等待的是任务信号量那就调用OS_Post()函数让等待的任务就绪（如果内核对象信号量的话，还会让任务脱离等待列表），所以任务信号量的操作是非常高效的；如果没有处于等待状态或者等待的不是任务信号量，那就直接将任务控制块的元素 SemCtr 加 1。最后返回任务信号量计数值。
其实，不管是否使能了中断延迟发布，最终都是调用 OS_TaskSemPost()函数进行释放任务信号量。只是使能了中断延迟发布的释放过程会比较曲折，中间会有许多插曲，这是中断管理范畴的内容，留到后面再作介绍。在 OS_TaskSemPost()函数中，又会调用OS_Post()函数释放内核对象。OS _Post()函数是一个底层的释放（发布）函数，它不仅仅用来释放（发布）任务信号量，还可以释放信号量、互斥信号量、消息队列、事件标志组或任务消息队列。注意：在这里，OS_Post()函数将任务信号量直接释放给目标任务。
释放任务互斥量函数的使用实例具体见 代码清单25-3。
代码清单‑3OSTaskSemPost()使用实例¶
1 2 3 | OSTaskSemPost((OS_TCB *)&AppTaskPendTCB, //目标任务
(OS_OPT )OS_OPT_POST_NONE, //没选项要求
(OS_ERR *)&err); //返回错误类型
|
11.2.2. 获取任务信号量函数OSTaskSemPend()¶
与 OSTaskSemPost()任务信号量释放函数相对应，OSTaskSemPend()函数用于获取一个任务信号量，参数中没有指定某个任务去获取信号量， 实际上就是当前运行任务获取它自己拥有的任务信号量，OSTaskSemPend()源码具体见 代码清单25-4。
代码清单‑4OSTaskSemPend()源码¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 | OS_SEM_CTR OSTaskSemPend (OS_TICK timeout, (1) //等待超时时间
OS_OPT opt, (2) //选项
CPU_TS *p_ts, (3) //返回时间戳
OS_ERR *p_err) (4) //返回错误类型
{
OS_SEM_CTR ctr;
CPU_SR_ALLOC(); //使用到临界段（在关/开中断时）时必需该宏，该宏声明和
//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器
// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。
#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL//如果使能了安全检测
if (p_err == (OS_ERR *)0) //如果错误类型实参为空
{
OS_SAFETY_CRITICAL_EXCEPTION(); //执行安全检测异常函数
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
#endif
#if OS_CFG_CALLED_FROM_ISR_CHK_EN > 0u//如果使能了中断中非法调用检测
if (OSIntNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) //如果该函数在中断中被调用
{
*p_err = OS_ERR_PEND_ISR; //返回错误类型为“在中断中等待”
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
#endif
#if OS_CFG_ARG_CHK_EN > 0u//如果使能了参数检测
switch (opt) //根据选项分类处理
{
case OS_OPT_PEND_BLOCKING: //如果选项在预期内
case OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING:
break; //直接跳出
default: //如果选项超出预期
*p_err = OS_ERR_OPT_INVALID; //错误类型为“选项非法”
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
#endif
if (p_ts != (CPU_TS *)0) //如果 p_ts 非空
{
*p_ts = (CPU_TS )0; //清零（初始化）p_ts
}
CPU_CRITICAL_ENTER(); //关中断
if (OSTCBCurPtr->SemCtr > (OS_SEM_CTR)0) //如果任务信号量当前可用
{
OSTCBCurPtr->SemCtr--; (5)//信号量计数器减1
ctr = OSTCBCurPtr->SemCtr; (6)//获取信号量的当前计数值
if (p_ts != (CPU_TS *)0) //如果 p_ts 非空
{
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS; (7)//返回信号量被发布的时间戳
}
#if OS_CFG_TASK_PROFILE_EN > 0u (8)
OSTCBCurPtr->SemPendTime = OS_TS_GET() - OSTCBCurPtr->TS; //更新任务等待
if (OSTCBCurPtr->SemPendTimeMax < OSTCBCurPtr->SemPendTime) //任务信号量的
{
OSTCBCurPtr->SemPendTimeMax = OSTCBCurPtr->SemPendTime; //最长时间记录。
}//如果使能任务统计的宏，计算任务信号量从被提交到获取所用时间及最大时间
#endif
CPU_CRITICAL_EXIT(); //开中断
*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
return (ctr); //返回信号量的当前计数值
}
/* 如果任务信号量当前不可用 */ (9)
if ((opt & OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING) != (OS_OPT)0) //如果选择了不阻塞任务
{
CPU_CRITICAL_EXIT(); //开中断
*p_err = OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK; //错误类型为“缺乏阻塞”
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
else(10)//如果选择了阻塞任务
{
if (OSSchedLockNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) //如果调度器被锁
{
CPU_CRITICAL_EXIT(); //开中断
*p_err = OS_ERR_SCHED_LOCKED;//错误类型为“调度器被锁”
return ((OS_SEM_CTR)0); //返回0（有错误），停止执行
}
}
/* 如果调度器未被锁 */
OS_CRITICAL_ENTER_CPU_EXIT(); //锁调度器，重开中断
OS_Pend((OS_PEND_DATA *)0, //阻塞任务，等待信号量。
(OS_PEND_OBJ *)0, //不需插入等待列表。
(OS_STATE )OS_TASK_PEND_ON_TASK_SEM,
(OS_TICK )timeout); (11)
OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED(); //开调度器（无调度）
OSSched(); (12)//调度任务
/* 任务获得信号量后得以继续运行 */
CPU_CRITICAL_ENTER(); (13)//关中断
switch (OSTCBCurPtr->PendStatus) //根据任务的等待状态分类处理
{
case OS_STATUS_PEND_OK: (14)//如果任务成功获得信号量
if (p_ts != (CPU_TS *)0) //返回信号量被发布的时间戳
{
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS;
#if OS_CFG_TASK_PROFILE_EN > 0u//更新最长等待时间记录
OSTCBCurPtr->SemPendTime = OS_TS_GET() - OSTCBCurPtr->TS;
if (OSTCBCurPtr->SemPendTimeMax < OSTCBCurPtr->SemPendTime)
{
OSTCBCurPtr->SemPendTimeMax = OSTCBCurPtr->SemPendTime;
}
#endif
}
*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
break; //跳出
case OS_STATUS_PEND_ABORT: (15)//如果等待被中止
if (p_ts != (CPU_TS *)0) //返回被终止时的时间戳
{
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS;
}
*p_err = OS_ERR_PEND_ABORT; //错误类型为“等待被中止”
break; //跳出
case OS_STATUS_PEND_TIMEOUT: (16)//如果等待超时
if (p_ts != (CPU_TS *)0) //返回时间戳为0
{
*p_ts = (CPU_TS )0;
}
*p_err = OS_ERR_TIMEOUT; //错误类型为“等待超时”
break; //跳出
default: (17)//如果等待状态超出预期
*p_err = OS_ERR_STATUS_INVALID; //错误类型为“状态非法”
break; //跳出
}
ctr = OSTCBCurPtr->SemCtr; //获取信号量的当前计数值
CPU_CRITICAL_EXIT(); //开中断
return (ctr); (18)//返回信号量的当前计数值
}
|
代码清单25-4 (1)：等待超时时间。
代码清单25-4 (2)：等待的选项。
代码清单25-4 (3)：保存返回的时间戳。
代码清单25-4 (4)：保存返回错误的类型。
代码清单25-4 (5)：如果任务信号量当前可用，那就信号量计数值SemCtr减一。
代码清单25-4 (6)：获取信号量的当前计数值保存在ctr变量中，用于返回。
代码清单25-4 (7)：返回信号量被发布的时间戳。
代码清单25-4 (8)：如果使能任务统计的宏，计算任务信号量从被释放到获取所用时间及最大时间。
代码清单25-4 (9)：如果任务信号量当前不可用，并且如果用户选择了不阻塞任务，那么就返回错误类型为“缺乏阻塞”错误代码。
代码清单25-4 (10)：如果选择了阻塞任务，判断一下调度器是否被锁，如果被锁，则返回错误类型为“调度器被锁”的错误代码。
代码清单25-4 (11)：如果调度器未被锁，锁调度器，重开中断，调用OS_Pend()函数将当前任务进入阻塞状态以等待任务信号量，该函数在前面的章节已经讲解过，此处就不再重复赘述，具体见代码清单20‑18。代码清单20‑19
代码清单25-4 (12)：进行一次任务调度。
代码清单25-4 (13)：当程序能执行到这里，就说明大体上有两种情况，要么是任务获取到任务信号量了；要么任务还没获取到任务信号量（任务没获取到任务信号量的情况有很多种），无论是哪种情况，都先把中断关掉再说，再根据当前运行任务的等待状态分类处理。
代码清单25-4 (14)：如果任务成功获得任务信号量，返回信号量被发布的时间戳，然后跳出switch语句。
代码清单25-4 (15)：如果任务在等待中被中止，返回被终止时的时间戳，返回错误类型为“等待被中止”的错误代码，跳出switch语句。
代码清单25-4 (16)：如果任务等待超时，返回错误类型为“等待超时”的错误代码，跳出switch语句。
代码清单25-4 (17)：如果等待状态超出预期，返回错误类型为“状态非法”的错误代码。
代码清单25-4 (18)：获取并返回任务信号量的当前计数值。
在调用该函数的时候，系统先判断任务信号量是否可用，即检查任务信号量的计数值是否大于 0，如果大于0，即表示可用，这个时候获取信号量，即将计数值减 1 后直接返回。如果信号量不可用，且当调度器没有被锁住时，用户希望在任务信号量不可用的时候进行阻塞任务以等待任务信号量可用，那么系统就会调用OS_Pend ()函数将任务脱离就绪列表，如果用户有指定超时时间，系统还要将该任务插入节拍列表。注意：此处系统并没有将任务插入等待列表。然后切换任务，处于就绪列表中最高优先级的任务通过任务调度获得 CPU 使用权，等到出现任务信号量被释放、任务等待任务信号量被强制停止、等待超时等情况，任务会从阻塞中恢复，等待任务信号量的任务重新获得 CPU 使用权，返回相关错误代码和任务信号量计数值，用户可以根据返回的错误知道任务退出等待状态的情况。
获取任务信号量函数的使用实例具体见 代码清单25-5
代码清单‑5 OSTaskSemPend()¶
1 2 3 4 | OSTaskSemPend ((OS_TICK )0, //无期限等待
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING, //如果信号量不可用就等待
(CPU_TS *)&ts, //获取信号量被发布的时间戳
(OS_ERR *)&err); //返回错误类型
|
11.3. 任务信号量实验¶
11.3.1. 任务信号量代替二值信号量¶
任务通知代替消息队列是在UCOS中创建了两个任务，其中一个任务是用于接收任务信号量，另一个任务发送任务信号量。两个任务独立运行，发送任务信号量的任务是通过检测按键的按下情况发送，等待任务在任务信号量中没有可用的信号量之前就一直等待，获取到信号量以后就继续执行，这样子是为了代替二值信号量，任务同步成功 则继续执行，然后在串口调试助手里将运行信息打印出来，具体 见代码清单25-6_ 。
代码清单‑6任务通知代替二值信号量¶
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 | /*
**********************************************************************
* @file main.c
* @author fire
* @version V1.0
* @date 2019-xx-xx
* @brief 任务信号量代替二值信号量
**********************************************************************
* @attention
*
* 实验平台:野火 i.MXRT1052开发板
* 论坛 :http://www.firebbs.cn
* 淘宝 :http://firestm32.taobao.com
*
**********************************************************************
*/
/*
************************************************************************
* 包含的文件
************************************************************************
*/
//ucosiii系统相关
#include <cpu.h>
#include <lib_mem.h>
#include <os.h>
#include <bsp_os.h>
#include <bsp_clk.h>
#include <bsp_int.h>
#include"os_app_hooks.h"
#include"app_cfg.h"
//板级驱动
#include"bsp.h"
#include"fsl_debug_console.h"
#include"board.h"
#include"pin_mux.h"
#include"clock_config.h"
/*
************************************************************************
* LOCAL DEFINES
************************************************************************
*/
/*
************************************************************************
* 任务控制块TCB
*********************************************************
*/
static OS_TCB AppTaskStartTCB; //任务控制块
static OS_TCB AppTaskPostTCB;
static OS_TCB AppTaskPendTCB;
/*
*********************************************************
* 任务堆栈
*********************************************************
*/
static CPU_STK AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE]
static CPU_STK AppTaskPostStk [ APP_TASK_POST_STK_SIZE
static CPU_STK AppTaskPendStk [ APP_TASK_PEND_STK_SIZE
/*
*********************************************************
* 函数原型
*********************************************************
*/
static void AppTaskStart (void *p_arg);//任务函数声明
static void AppTaskPost ( void * p_arg );
static void AppTaskPend ( void * p_arg );
/*
*********************************************************
* 函数名 : main
* 描述 : 标准的C函数入口
* 形参 : 无
* 返回值 : 无
*********************************************************
*/
int main (void)
{
OS_ERR err;
BSP_ClkInit(); /* 初始化系统时钟
BSP_IntInit(); /* 初始化RAM中断
BSP_OS_TickInit(); /* 初始化内核计时器
Mem_Init(); /* 初始化内存管理模
CPU_IntDis(); /* 禁用所有中断
CPU_Init(); /* 初始化uC/CPU相
OSInit(&err); /*初始化uC / OS-
if (err != OS_ERR_NONE) {
while (1);
}
App_OS_SetAllHooks();
置所有应用程序钩子函数
/* 创建起始任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskStartTCB,//任务控
(CPU_CHAR *)"App Task Start",//任务名
(OS_TASK_PTR ) AppTaskStart,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_
(OS_PRIO ) APP_TASK_START_PRIO,//任
(CPU_STK *)&AppTaskStartStk[0],//任务
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE
下1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE,
sizeof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u,//任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u,//任务的时间片节拍数（0
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0,//任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);
if (err != OS_ERR_NONE) {
while (1);
}
OSStart(&err);//启动多任务管理（交由uC/OS-III控制）
while (DEF_ON) {
;
}
}
/*
*********************************************************
***********
* 函数名：AppTaskStart
* 描述 : 这是一个启动任务，在多任务系统启动后，必须初始化滴答计
现)
* 形参 : p_arg 是OSTaskCreate()在创建该任务时传递过来的形
* 返回值 : 无
* 注意 : 1) 第一行代码 (void)p_arg; 是为了防止编译器报错，因
*********************************************************
***********
*/
static void AppTaskStart (void *p_arg)
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
OS_TRACE_INIT();//初始化uC / OS-III跟踪记录器
BSP_OS_TickEnable();//启用滴答计时器和中断
BSP_Init();//板级初始化
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err);//无需任务运行即可计算CPU
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
/* 创建 AppTaskPost 任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskPostTCB,//任务控制
(CPU_CHAR *)"App Task Post",//任务名称
(OS_TASK_PTR ) AppTaskPost,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_
(OS_PRIO ) APP_TASK_POST_PRIO,//任务
(CPU_STK *)&AppTaskPostStk[0],//任务
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE /
1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE,
eof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u,//任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u,//任务的时间片节拍数（0
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0,//任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
/* 创建 AppTaskPend 任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskPendTCB,//任务控制
(CPU_CHAR *)"App Task Pend",//任务名称
(OS_TASK_PTR ) AppTaskPend,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_
(OS_PRIO ) APP_TASK_PEND_PRIO,//任务
(CPU_STK *)&AppTaskPendStk[0],//任务
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE /
1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE,
eof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u,//任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u,//任务的时间片节拍数（0
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0,//任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
OSTaskDel ( & AppTaskStartTCB, & err );//删除起始任务
}
/*
*********************************************************
***********
* POST TASK
*********************************************************
***********
*/
static void AppTaskPost ( void * p_arg )
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
while (DEF_TRUE) {//任务体
if ( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON ) { //如
PRINTF("发送任务信号量\n\n");
/* 发布任务信号量 */
OSTaskSemPost((OS_TCB *)&AppTaskPendTCB,//
(OS_OPT )OS_OPT_POST_NONE,//
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
}
OSTimeDlyHMSM ( 0, 0, 0, 20, OS_OPT_TIME_DLY, &
次
}
}
/*
*********************************************************
**************************
* PEND TASK
*********************************************************
**************************
*/
static void AppTaskPend ( void * p_arg )
{
OS_ERR err;
CPU_TS ts;
CPU_INT32U cpu_clk_freq;
(void)p_arg;
cpu_clk_freq = BSP_ClkFreqGet(kCLOCK_CpuClk);//获取C
钟计数
while (DEF_TRUE) {//任务体
/* 阻塞任务，直到KEY1被按下 */
OSTaskSemPend ((OS_TICK )0,//无期限等待
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
等待
(CPU_TS *)&ts,//获取信号量被发布的
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
ts = OS_TS_GET() - ts;//计算信号量从发布到接收的时间
LED1_TOGGLE;//切换LED1的亮灭状态
PRINTF ( "任务信号量从被发送到被接收的时间差是%dus\n\n
ts / ( cpu_clk_freq / 1000000 ) );
}
}
|
11.3.2. 任务信号量代替计数信号量¶
任务通知代替计数信号量是基于计数信号量实验修改而来，模拟停车场工作运行。并且在uCOS中创建了两个任务：一个是获取信号量任务，一个是发送信号量任务，两个任务独立运行，获取任务信号量的任务是通过按下KEY1按键获取，模拟停车场停车操作，其等待时间是0；发送任务信号量的任务则是通过检测KEY2按键按下进 行信号量的发送（发送到获取任务），模拟停车场取车操作，并且在串口调试助手输出相应信息，实验源码具体见 代码清单25-7。
代码清单‑7任务通知代替计数信号量¶
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**********************************************************************
* @file main.c
* @author fire
* @version V1.0
* @date 2019-xx-xx
* @brief 任务信号量代替计数信号量
**********************************************************************
* @attention
*
* 实验平台:野火 i.MXRT1052开发板
* 论坛 :http://www.firebbs.cn
* 淘宝 :http://firestm32.taobao.com
*
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*/
/*
************************************************************************
* 包含的文件
************************************************************************
*/
//ucosiii系统相关
#include <cpu.h>
#include <lib_mem.h>
#include <os.h>
#include <bsp_os.h>
#include <bsp_clk.h>
#include <bsp_int.h>
#include"os_app_hooks.h"
#include"app_cfg.h"
//板级驱动
#include"bsp.h"
#include"fsl_debug_console.h"
#include"board.h"
#include"pin_mux.h"
#include"clock_config.h"
/*
************************************************************************
* LOCAL DEFINES
************************************************************************
*/
/*
************************************************************************
* 任务控制块TCB
************************************************************************
*/
static OS_TCB AppTaskStartTCB; //任务控制块
static OS_TCB AppTaskPostTCB;
static OS_TCB AppTaskPendTCB;
/*
************************************************************************
* 任务堆栈
************************************************************************
*/
static CPU_STK AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE]; //任务堆栈
static CPU_STK AppTaskPostStk [ APP_TASK_POST_STK_SIZE ];
static CPU_STK AppTaskPendStk [ APP_TASK_PEND_STK_SIZE ];
/*
************************************************************************
* 函数原型
************************************************************************
*/
static void AppTaskStart (void *p_arg); //任务函数声明
static void AppTaskPost ( void * p_arg );
static void AppTaskPend ( void * p_arg );
/*
************************************************************************
* 函数名 : main
* 描述 : 标准的C函数入口
* 形参 : 无
* 返回值 : 无
************************************************************************
*/
int main (void)
{
OS_ERR err;
BSP_ClkInit(); /* 初始化系统时钟 */
BSP_IntInit(); /* 初始化RAM中断向量表. */
BSP_OS_TickInit(); /* 初始化内核计时器 */
Mem_Init(); /* 初始化内存管理模块 */
CPU_IntDis(); /* 禁用所有中断 */
CPU_Init(); /* 初始化uC/CPU相关 */
OSInit(&err); /*初始化uC / OS-III */
if (err != OS_ERR_NONE) {
while (1);
}
App_OS_SetAllHooks();//设置所有应用程序钩子函数
/* 创建起始任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskStartTCB,//任务控制块地址
(CPU_CHAR *)"App Task Start",//任务名称
(OS_TASK_PTR ) AppTaskStart,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参
(OS_PRIO ) APP_TASK_START_PRIO,//任务的优先级
(CPU_STK *)&AppTaskStartStk[0],//任务堆栈的基地址
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE / 10,//任务堆栈空
下1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE,//任务堆栈空间（单
sizeof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u, //任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u, //任务的时间片节拍数（0表默认值
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0, //任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);
if (err != OS_ERR_NONE) {
while (1);
}
OSStart(&err);//启动多任务管理（交由uC/OS-III控制）
while (DEF_ON) {
;
}
}
/*
*************************************************************************
* 函数名：AppTaskStart
* 描述 : 这是一个启动任务，在多任务系统启动后，必须初始化滴答计数器(在 BSP_Init
现)。
* 形参 : p_arg 是OSTaskCreate()在创建该任务时传递过来的形参。
* 返回值 : 无
* 注意 : 1) 第一行代码 (void)p_arg; 是为了防止编译器报错，因为形参p_arg并没有
*************************************************************************
*/
static void AppTaskStart (void *p_arg)
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
OS_TRACE_INIT();//初始化uC / OS-III跟踪记录器
BSP_OS_TickEnable();//启用滴答计时器和中断
BSP_Init();//板级初始化
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err);//无需任务运行即可计算CPU容量
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
/* 创建 AppTaskPost 任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskPostTCB,//任务控制块地址
(CPU_CHAR *)"App Task Post",//任务名称
(OS_TASK_PTR ) AppTaskPost,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参
(OS_PRIO ) APP_TASK_POST_PRIO,//任务的优先级
(CPU_STK *)&AppTaskPostStk[0],//任务堆栈的基地址
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE / 10,//任务堆栈空间
1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE,//任务堆栈空间（单位：
eof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u,//任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u,//任务的时间片节拍数（0表默认值
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0,//任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
/* 创建 AppTaskPend 任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskPendTCB,//任务控制块地址
(CPU_CHAR *)"App Task Pend",//任务名称
(OS_TASK_PTR ) AppTaskPend,//任务函数
(void *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参
(OS_PRIO ) APP_TASK_PEND_PRIO,//任务的优先级
(CPU_STK *)&AppTaskPendStk[0],//任务堆栈的基地址
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE / 10,//任务堆栈空间
1/10时限制其增长
(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE,//任务堆栈空间（单位：
eof(CPU_STK)）
(OS_MSG_QTY ) 5u,//任务可接收的最大消息数
(OS_TICK ) 0u,//任务的时间片节拍数（0表默认值
fg_TickRate_Hz/10）
(void *) 0,//任务扩展（0表不扩展）
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK |
OPT_TASK_STK_CLR), //任务选项
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
OSTaskDel ( & AppTaskStartTCB, & err );//删除起始任务本身，该任务不再运行
}
/*
*************************************************************************
* POST TASK
*************************************************************************
*/
static void AppTaskPost ( void * p_arg )
{
OS_ERR err;
OS_SEM_CTR ctr;
(void)p_arg;
while (DEF_TRUE) {//任务体
if ( Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_PIN) == KEY_ON ) { //如果KEY2被按下
/* 发布任务信号量 */
ctr = OSTaskSemPost((OS_TCB *)&AppTaskPendTCB,//目标任务
(OS_OPT )OS_OPT_POST_NONE,//没选项要求
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
LED2_TOGGLE;
PRINTF( "KEY2被按下，释放1个停车位，当前车位为 %d 个\n",ctr);
}
OSTimeDlyHMSM ( 0, 0, 0, 20, OS_OPT_TIME_DLY, & err );//每20ms扫
次
}
}
/*
*************************************************************************
*
* PEND TASK
*************************************************************************
*
*/
static void AppTaskPend ( void * p_arg )
{
OS_ERR err;
OS_SEM_CTR ctr;//当前任务信号量计数
(void)p_arg;
while (DEF_TRUE) {//任务体
if ( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON ) { //如果KEY2被按下
ctr = OSTaskSemPend ((OS_TICK )0,//不等待
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING,
不等待
(CPU_TS *)0,//获取信号量被发布的时间戳
(OS_ERR *)&err);//返回错误类型
LED1_TOGGLE;//切换LED1的亮灭状态
if (OS_ERR_NONE == err)
PRINTF( "KEY1被按下，申请车位成功，当前剩余车位为 %d 个\n",
);
else
PRINTF("申请车位失败，请按KEY2释放车位\n");
}
OSTimeDlyHMSM ( 0, 0, 0, 20, OS_OPT_TIME_DLY, & err );
}
}
|
