RT-Thread学习记录7 信号量的使用

以下为看视频笔记..........

1. 信号量（IPC）

在嵌入式系统中运行的代码主要包括线程和中断(ISR)，在它们的运行过程中，它们的运行步骤有时需要同步(按照预定的先后次序运行)，它们访问的资源有时需要互斥(一个时刻只允许一个线程访问资源)，它们之间有时也要彼此交换数据。这些需求，有的是因为应用需求，有的是多线程编程模型带来的需求。

操作系统必须提供相应的机制来完成这些功能，我们把这些机制统称为进(线)程间通信(Internal Process Communication IPC) ，RT-Thread中的IPC机制包括信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列。
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通过IPC机制，我们可以协调多个线程(包括ISR)“默契”的工作，从而共同完成一个整项工作。

2. 例子说信号量

以生活中的停车场为例来理解信号量的概念:

①当停车场空的时候，停车场的管理员发现有很多空车位，此时会让外面的车陆续进入停车场获得停车位;

②当停车场的车位满的时候，管理员发现已经没有空车位，将禁止外面的车进入停车场，车辆在外排队等候;

③当停车场内有车离开时，管理员发现有空的车位让出，允许外面的车进入停车场;待空车位填满后，又禁止外部车辆进入。

在此例子中，管理员就相当于信号量;管理员手中空车位的个数就是信号量的值;停车位相当于公共资源，车辆相当于线程。车辆通过获得管理员的允许取得停车位，就类似于线程通过获得信号量访问公共资源

3. 信号量工作机制

信号量是--种轻型的用于解决线程间同步问题的内核对象，线程可以获取或释放它，从而达到同步或互斥的目的。

信号量工作示意图如.上图所示，每个信号量对象都有一个信号量值和一个线程等待队列，信号量的值对应信号量对象的实例数目(资源数目)，假如信号量值N,则表示共有N个信号量实例(资源)可以被使用，当信号量实例数目为零时，再请该信号量的线程就会被挂起在该信号量的等待队列上，等待可用的信号量实例(资源)

4. 信号量数据块

在RT-Thread中，信号量控制块是操作系统用于管理信号量的一个数据结构

struct rt_semaphore 
{
    struct rt_ipc_object  parent;
    
    rt_uint16_t           value;  //信号量的有效值

}

定义静态信号量：struct rt_semaphore static_sem

定义动态信号量：rt_sem_t dynamic_sem

类似动态线程和静态线程

5. 信号量的操作

初始化与脱离

rt_err_t  rt_sem_init( rt_sem_t  sem,      //信号量指针
                       const char  *name,  //信号量的名称
                       rt_uint32_t value,  //初始化结构体里的value
                       rt_uint8_t  flag)  
 //flag可为RT_IPC_FLAG_FIFO，即线程等待信号的方式为先进先出排队(先到先得)
//RT_IPC_FLAG_PRIO即线程等待信号的方式为线程优先级排队
 
rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem)
//这两个API是用于创建静态信号量

创建与删除

rt_sem_t  rt_sem_create(const char *name,
                        rt_uint32_t  value,
                        rt_uint8_t  flag)

rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t  sem)
//这两个API是用于创建动态信号量，因为是动态创建要用返回值rt_sem_tl来判断动态创建是否成功

获取信号量

先把信号量的指针rt_sem_t 传给函数，说明要获取信号量，当获取到信号量时value值减一，当value值为零时说明共享资源不可用。当time为零时，会立刻返回，当time为大于零时，根据time值的时间之后返回，一系统滴答为时间单位。当time值为负数时，

用宏RT_WAITING_FOREVER表示，线程永远在这个信号量上做等待。

rt_err_t  rt_sem_take(rt_sem_t  sem,rt_int32_t  time)
//rt_sem_take()只能在线程中调用等待信号量，不能在中断中使用，会导致挂起，否则得不到返回值
rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t  sem) 
//和上一个比较时间参数为0，即不做任何的等待，能获得信号量就返回，不能获得就返回-RT_TIMEOUT所以在使用时要判断返回值是否获得了信号量，还是超时了。

释放信号量

rt_err_t  rt_sem_release(rt_sem_t  sem)
//对共享资源value加一，可以在线程和中断中释放信号量

6.信号量的使用

在实例代码中的semaphore_sample.c中

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4307541/blog/4306138

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