基于STM32F407的FreeRTOS学习笔记(6)

信号量（Semaphore）也被称为信号灯。有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量；一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量（来自百度百科）

简而言之，信号量就是在全局中表示共享资源状态的量。例如一个停车场，其中的车位就是共享资源。每当有车辆进进出出的时候，门口门卫总会统计出入车辆的数量，这就是信号量，我们可以通过信号量来获公共资源的信息（空余车位、已用车位）

而二进制信号量顾名思义只有0和1，例如电话亭的使用情况，当有人的时候其他人就无法使用电话亭。只有当电话亭空余的时候才能使用电话亭，而电话亭的使用状态则是二进制信号，电话亭本身则是共享资源。

在原本的裸机开发中我们通常会使用大量的标记符号并且在main函数中不断轮询该标记，这样子代码的逻辑就会异常复杂，而二进制信号量则可以代替这样子的作用，当任务在继续时二值信号量返回0，任务空闲时二进制信号量返回1，可以完美的替代如下这些标志变量。

在FreeRTOS中我们通常也会使用一个任务来专门轮询信号量，获得信号量的状态，实现信号量的同步。

除此之外我们的程序通常会有一个公共缓存区作为共享资源，每一个资源都可以使用公共缓存区的数据，即可以从中读取数据也可以写入数据。这个公共缓存区就像是停车场，车位有限，而我们则是根据信号量来控制这个停车场是否能够继续停下车辆。

在FreeRTOS的介绍中我们可以看到，而二进制信号量的可以看作只有一个项目的队列，用队列的空和满来代表信息。

导入我们关于信号量的头文件“semphr.h”

关于二进制信号量的API文档中，创建一个二进制信号量首先需要将相对应的宏，即configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION打开，接着创建一个SemaphoreHandle_t 的信号量句柄来接收该创建函数的返回值。

LED_SemaphoreHandler = xSemaphoreCreateBinary();
  if(LED_SemaphoreHandler!=NULL)
  {
    printf("Semaphore Create Successfullyrn");
  }

接着我们在启动函数中写上该函数。这样子我们编译并烧录进我们的单片机。

串口助手上成功显示我们创建二进制信号量的信息。

#if ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 )
    #define xSemaphoreCreateBinary()    xQueueGenericCreate( ( UBaseType_t ) 1, semSEMAPHORE_QUEUE_ITEM_LENGTH, queueQUEUE_TYPE_BINARY_SEMAPHORE )
#endif

跳转之后发现，其实这个函数就是创建一个项目大小为1 的队列，因此二进制信号量的本质就是队列。

在文档中找到获取信号量的函数，分别是xSemaphoreTake和xSemaphoreTakeFromISR，从名字中我们可以知道这两个函数分别是在普通函数与中断函数中获取信息量的。

可以看到，用法还是非常的简单，返回值是pdTRUE和pdFALSE，是用来判断信号量是否有用，即队列是否有空余。其中的参数xTicksToWait则是用来设置等待时间，在等待时间内阻塞以试图获得信号量。

最后我们看看释放信号量的函数

这个释放信号量，并不是说释放空间那种表示删除的意思，而是如最后表达的那样，发布信号量。简而言之其实也就是向队列中的项目发布数据。

所以正确的流程是：创建信号量，轮询检测信号量是否释放，释放信号量。

接下来检验一下我们的信号量。

我们先创建一个任务，轮询信号量并且一直等待信号量是否释放。如果检测到信号量则翻转LED

BaseType_t err;
  while(1)
  {
    if(LED_SemaphoreHandler!=NULL)
    {
      err = xSemaphoreTake(LED_SemaphoreHandler,portMAX_DELAY);//一直等待信号量
      if(err == pdTRUE)
      {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_10);//LED翻转
      }
      else
      {
        printf("No Semaphorern");
      }      
    }
    vTaskDelay(10);
  }

接着编写按钮函数，如果按下按钮则释放一个信号量。

if(key==2)
    {
      if(LED_SemaphoreHandler!=NULL)
      {
        err = xSemaphoreGive(LED_SemaphoreHandler);
        printf("Give Semaphore Successrn");
      }
      else
      {
        printf("Give Semaphore Failrn");
      }
    }