Bearpi开发板之HarmonyOS信号量

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