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Bearpi开发板之HarmonyOS信号量

网友: 文档中心 2022-05-06 14:39:58

信号量的概念

  1. 信号量（Semaphore）是一种实现任务间通信的机制，实现任务之间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相互竞争的任务来访问临界资源。

  2. 在多任务系统中，各个任务之间需要同步或互斥实现临界资源的保护，信号量功能可以为用户提供这方面的支持。

  3. 通常一个信号量的计数值用于对应有效的资源数，表示剩下的可被占用的互斥资源数。其值的含义分两种情况：
    1）0，表示没有积累下来的Post信号量操作，且有可能有在此信号量上阻塞的任务。
    2）正值，表示有一个或多个Post信号量操作。

  4. 以同步为目的的信号量和以互斥为目的的信号量在使用有如下不同：
    1）用作互斥时，信号量创建后记数是满的，在需要使用临界资源时，先取信号量，使其变空，这样其他任务需要使用
    临界资源时就会因为无法取到信号量而阻塞，从而保证了临界资源的安全。
    2）用作同步时，信号量在创建后被置为空，任务1取信号量而阻塞，任务2在某种条件发生后，释放信号量，于是任务
    1得以进入READY或RUNNING态，从而达到了两个任务间的同步。

运作原理

1、信号量初始化，为配置的N个信号量申请内存（N值可以由用户自行配置，受内存限制），并把所有的信号量初始化成未使用，并加入到未使用链表中供系统使用。
2、信号量创建，从未使用的信号量链表中获取一个信号量资源，并设定初值。
3、信号量申请，若其计数器值大于0，则直接减1返回成功。否则任务阻塞，等待其它任务释放该信号量，等待的超时时间可设定。当任务被一个信号量阻塞时，将该任务挂到信号量等待任务队列的队尾。
4、信号量释放，若没有任务等待该信号量，则直接将计数器加1返回。否则唤醒该信号量等待任务队列上的第一个任务。
5、信号量删除，将正在使用的信号量置为未使用信号量，并挂回到未使用链表。
6、信号量允许多个任务在同一时刻访问同一资源，但会限制同一时刻访问此资源的最大任务数目。访问同一资源的任务数达到该资源的最大数量时，会阻塞其他试图获取该资源的任务，直到有任务释放该信号量。

cmsis_os2的API信号量接口简介

  1. 创建互斥锁：osSemaphoreId_t osSemaphoreNew (uint32_t max_count, uint32_t initial_count, const osSemaphoreAttr_t *attr);
  2. 获取互斥锁：osStatus_t osSemaphoreAcquire (osSemaphoreId_t semaphore_id, uint32_t timeout);
  3. 释放互斥锁：osStatus_t osSemaphoreRelease (osSemaphoreId_t semaphore_id);
  4. 删除互斥锁：osStatus_t osMutexDelete (osMutexId_t mutex_id);

创建3个任务和一个容量为4的信号量

#include #include #include "ohos_init.h"#include #include "cmsis_os2.h"#include "wifiiot_gpio.h"#include "wifiiot_gpio_ex.h"void thread1(void *p){     while(1)  {//申请两次信号量，使得thread2和thread3能同步执行 osSemaphoreRelease(p);  osSemaphoreRelease(p); printf("thread1 Release  Semap\n"); osDelay(100);  }}void thread2(void *p){    while(1)  {    osSemaphoreAcquire(p,osWaitForever); printf("thread2 get Semap\n");    osDelay(1);  }}void thread3(void *p){   while(1)  {    osSemaphoreAcquire(p,osWaitForever);  printf("thread3 get Semap\n");    osDelay(1);  }}void my_led_example(void){    GpioInit();    IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_2_GPIO);    GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT); osThreadAttr_t attr;    attr.attr_bits = 0;    attr.cb_mem = NULL;    attr.cb_size = 0;    attr.stack_mem = NULL;    attr.stack_size = 1024;    attr.priority = 25;    static osSemaphoreId_t sem;    sem = osSemaphoreNew(4,0,NULL);    if (sem == NULL)    { printf("Falied to create Semaphore!\n");    }   osThreadId_t id = osThreadNew(thread1,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread1!\n");   }    id = osThreadNew(thread2,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread2!\n");   }   id = osThreadNew(thread3,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread3!\n");   }   }SYS_RUN(my_led_example);
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扩展实验代码

#include #include #include "ohos_init.h"#include #include "cmsis_os2.h"#include "wifiiot_gpio.h"#include "wifiiot_gpio_ex.h"void thread1(void *p){   osStatus_t status;  while(1)  {//申请两次信号量，使得thread2和thread3能同步执行status = osSemaphoreRelease(p); if(status != osOK) {  printf("Thread1 Release Semap failed\n"); } else {   printf("Thread1 Release Semap success\n"); } osDelay(100);  }}void thread2(void *p){  osStatus_t status;  while(1)  {    status = osSemaphoreAcquire(p,osWaitForever); if(status != osOK)    {      printf("thread2 get Semap failed\n");    }    else    {printf("thread2 get Semap success\n");    }    osDelay(1);     }}void thread3(void *p){  osStatus_t status;  while(1)  {     status = osSemaphoreAcquire(p,osWaitForever);   if(status != osOK)    {      printf("thread3 get Semap failed\n");    }    else    {printf("thread3 get Semap success\n");    }    osDelay(1);  }}void my_led_example(void){    GpioInit();    IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_2_GPIO);    GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT); osThreadAttr_t attr;    attr.attr_bits = 0;    attr.cb_mem = NULL;    attr.cb_size = 0;    attr.stack_mem = NULL;    attr.stack_size = 1024;    attr.priority = 25;    static osSemaphoreId_t sem;    sem = osSemaphoreNew(4,0,NULL);    if (sem == NULL)    { printf("Falied to create Semaphore!\n");    }   osThreadId_t id = osThreadNew(thread1,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread1!\n");   }    id = osThreadNew(thread2,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread2!\n");   }   id = osThreadNew(thread3,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread3!\n");   }   }SYS_RUN(my_led_example);
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信号量互斥演示代码

#include #include #include "ohos_init.h"#include #include "cmsis_os2.h"#include "wifiiot_gpio.h"#include "wifiiot_gpio_ex.h"void thread1(void *p){   osStatus_t status;  while(1)  {    printf("thread1 is running\n");    status = osSemaphoreAcquire(p,osWaitForever); if(status != osOK)    {      printf("thread1 get Semap failed\n");    }    else    {printf("thread1 get Semap success\n");printf("thread1 delay 1s\n");osDelay(100);status = osSemaphoreRelease(p);     }printf("thread1 is exiting\n");    osDelay(150);  }}void thread2(void *p){  osStatus_t status;  while(1)  {    printf("thread2 is running\n");    status = osSemaphoreAcquire(p,50); if(status != osOK)    {      printf("thread2 get Semap failed\n");    }    else    {printf("thread2 get Semap success\n");status = osSemaphoreRelease(p);     }  printf("thread2 is exiting\n");    osDelay(50);  }}void my_led_example(void){    GpioInit();    IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_2_GPIO);    GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2,WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT); osThreadAttr_t attr;    attr.attr_bits = 0;    attr.cb_mem = NULL;    attr.cb_size = 0;    attr.stack_mem = NULL;    attr.stack_size = 1024;    attr.priority = 25;    static osSemaphoreId_t sem;    sem = osSemaphoreNew(1,1,NULL);    if (sem == NULL)    { printf("Falied to create Semaphore!\n");    }   osThreadId_t id = osThreadNew(thread1,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread1!\n");   } attr.priority = 26;    id = osThreadNew(thread2,sem,&attr);   if(id == NULL)   { printf("Falied to create thread2!\n");   }      }SYS_RUN(my_led_example);
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  • 演示信号量互斥分析
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