-
STM32F4X UCOSIII 互斥量
STM32F4X UCOSIII 互斥量
互斥量的概念
UCOSIII中的互斥量是一种特殊的信号量，它的本质也是一种信号量，不具备信息传递的功能。互斥量的主要作用是可以实现共享资源的互斥访问，提供优先级翻转机制。当一个任务持有互斥量时，除非该任务主动释放互斥量，否则其他任务都申请不到该互斥量。
互斥量的工作机制
洗手间问题
我们可以用一个实际的例子来说明一下互斥量的应用场景。假设有一个洗手间，洗手间里面有一把锁，假如现在游客A要进入洗手间，进入洗手间之后把锁锁上了，这时游客B也想进入洗手间，但是因为此时已经有人在洗手间，所以游客B无法进入，所以此时游客B只能在门外等，一直等待游客A上完洗手间之后，把锁打开，游客B才可以进入。
在上面的例子中，洗手间是共享资源，洗手间里面的锁是互斥量，游客A和游客B是两个任务。游客A上锁相当于是任务A申请互斥量，游客B等待相当于是任务B阻塞，游客A打开锁相当于是任务A解锁。互斥量优先级继承
互斥量跟信号量非常类似，但是互斥量比信号量多了一个优先级继承的机制，下面可以通过一个例子来进行说明。
没有优先级继承
假设系统中有3个任务，分别是低优先级任务L，中优先级任务M和高优先级任务H。
- 任务L在使用共享资源，此时任务H被唤醒，开始执行，但是任务L还没释放共享资源。
- 任务H也要使用共享资源，但是任务L还没释放，所以任务H在阻塞等待。
- 任务M被唤醒，任务M优先级比任务L要高，任务M被执行，任务L还没有释放资源
- 任务M执行完毕，归还CPU资源，任务L继续执行
- 任务L执行完毕，释放资源，此时任务H获取资源，开始执行。
从上面的例子可以看到，任务H是高优先级任务，但是等待时间过长，这对系统的实时性会造成一定的影响。
优先级继承
下面来看一下有优先级继承的效果，同样地也是假设系统中有3个任务，分别是低优先级任务L，中优先级任务M和高优先级任务H。
- 任务L在使用共享资源，此时任务H被唤醒，开始执行，但是任务L还没释放共享资源。
- 任务H也要使用共享资源，但是任务L还没释放，此时因为互斥量的优先级继承机制，任务L的优先级会被临时提升到跟任务H相同的优先级。
- 任务M被唤醒，但是因为任务M的优先级要比任务L的低，所以任务M处于就绪状态，没有被执行。
- 任务L运行完毕，释放资源，此时任务L的优先级会变成原来的优先级，任务H获取资源，开始运行。
- 任务H运行完成，释放资源，任务M开始运行。
- 任务M运行完毕，系统正常运行，按照设定好的优先级运行。
可以看到，当使用互斥量时，任务L的优先级会被临时提高，这样就可以保证一些高优先级的任务能够尽快运行，尽可能提高系统的实时性。
UCOSIII互斥量API
互斥量创建函数
/* * p_mutex:互斥量对象 * p_name:互斥量名字 * p_err:错误代码 */ void OSMutexCreate (OS_MUTEX *p_mutex, CPU_CHAR *p_name, OS_ERR *p_err)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
互斥量删除函数
/* * p_mutex:要删除的互斥量对象 * opt:用户选项 * p_err:错误代码 返回值: 等于0:删除成功 大于0:互斥量上有等待的任务 */ OS_OBJ_QTY OSMutexDel (OS_MUTEX *p_mutex, OS_OPT opt, OS_ERR *p_err)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
其中opt可以选择OS_OPT_DEL_NO_PEND和OS_OPT_DEL_ALWAYS。
-
OS_OPT_DEL_NO_PEND:删除互斥量如果该互斥量上有挂起的任务，则等待挂起的任务恢复才删除。
-
OS_OPT_DEL_ALWAYS:不管该互斥量上是否有挂起的任务，直接删除互斥量
互斥量申请函数
/* * p_mutex:互斥量对象 * timeout:超时时间 * opt:用户选项 * p_ts:时间戳 * p_err:错误代码 */ void OSMutexPend (OS_MUTEX *p_mutex, OS_TICK timeout, OS_OPT opt, CPU_TS *p_ts, OS_ERR *p_err)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
opt选项可以选择OS_OPT_PEND_BLOCKING、OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING
- OS_OPT_PEND_BLOCKING:阻塞等待互斥量。
- OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING:不阻塞等待互斥量，如果任务等待时间超过设定的超时时间，任务会恢复并返回一个错误代码。
互斥量释放函数
/* * p_mutex:互斥量对象 * opt:用户选项 * p_err:错误代码 */ void OSMutexPost (OS_MUTEX *p_mutex, OS_OPT opt, OS_ERR *p_err)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
opt选项可以选择OS_OPT_POST_NONE和OS_OPT_POST_NO_SCHED。
- OS_OPT_POST_NONE:释放互斥量不任何操作
- OS_OPT_POST_NO_SCHED:释放互斥量的同时不进行调度
UCOSIII 互斥量例程
/* ********************************************************************************************************* * EXAMPLE CODE * * (c) Copyright 2013; Micrium, Inc.; Weston, FL * * All rights reserved. Protected by international copyright laws. * Knowledge of the source code may not be used to write a similar * product. This file may only be used in accordance with a license * and should not be redistributed in any way. ********************************************************************************************************* */ /* ********************************************************************************************************* * * EXAMPLE CODE * * IAR Development Kits * on the * * STM32F429II-SK KICKSTART KIT * * Filename : app.c * Version : V1.00 * Programmer(s) : YS ********************************************************************************************************* */ /* ********************************************************************************************************* * INCLUDE FILES ********************************************************************************************************* */ #include/* ********************************************************************************************************* * LOCAL DEFINES ********************************************************************************************************* */ /* ********************************************************************************************************* * LOCAL GLOBAL VARIABLES ********************************************************************************************************* */ /* ----------------- APPLICATION GLOBALS -------------- */ static OS_TCB AppTaskStartTCB; static CPU_STK AppTaskStartStk[APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE]; #define APPTASK1NAME "App Task1" #define APP_TASK1_PRIO 3 #define APP_TASK1_STK_SIZE 1024 static OS_TCB AppTask1TCB; static void AppTask1 (void *p_arg); static CPU_STK AppTask1Stk[APP_TASK1_STK_SIZE]; #define APPTASK2NAME "App Task2" #define APP_TASK2_PRIO 4 #define APP_TASK2_STK_SIZE 1024 static OS_TCB AppTask2TCB; static void AppTask2 (void *p_arg); static CPU_STK AppTask2Stk[APP_TASK2_STK_SIZE]; #define APPTASK3NAME "App Task3" #define APP_TASK3_PRIO 5 #define APP_TASK3_STK_SIZE 1024 static OS_TCB AppTask3TCB; static void AppTask3 (void *p_arg); static CPU_STK AppTask3Stk[APP_TASK3_STK_SIZE]; static OS_MUTEX mutex; /* ********************************************************************************************************* * FUNCTION PROTOTYPES ********************************************************************************************************* */ static void AppTaskStart (void *p_arg); /* ********************************************************************************************************* * main() * * Description : This is the standard entry point for C code. It is assumed that your code will call * main() once you have performed all necessary initialization. * * Arguments : none * * Returns : none ********************************************************************************************************* */ int main(void) { OS_ERR err; OSInit(&err); /* Init uC/OS-III. */ OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskStartTCB, /* Create the start task */ (CPU_CHAR *)"App Task Start", (OS_TASK_PTR )AppTaskStart, (void *)0u, (OS_PRIO )APP_CFG_TASK_START_PRIO, (CPU_STK *)&AppTaskStartStk[0u], (CPU_STK_SIZE )AppTaskStartStk[APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE / 10u], (CPU_STK_SIZE )APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0u, (OS_TICK )0u, (void *)0u, (OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), (OS_ERR *)&err); OSStart(&err); /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */ } /* ********************************************************************************************************* * STARTUP TASK * * Description : This is an example of a startup task. As mentioned in the book's text, you MUST * initialize the ticker only once multitasking has started. * * Arguments : p_arg is the argument passed to 'AppTaskStart()' by 'OSTaskCreate()'. * * Returns : none * * Notes : 1) The first line of code is used to prevent a compiler warning because 'p_arg' is not * used. The compiler should not generate any code for this statement. ********************************************************************************************************* */ static void AppTaskStart (void *p_arg) { CPU_INT32U cpu_clk_freq; CPU_INT32U cnts; OS_ERR err; (void)p_arg; BSP_Init(); CPU_Init(); /* Initialize the uC/CPU services */ cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq(); /* Determine SysTick reference freq. */ cnts = cpu_clk_freq /* Determine nbr SysTick increments */ / (CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz; OS_CPU_SysTickInit(cnts); /* Init uC/OS periodic time src (SysTick). */ Mem_Init(); /* Initialize memory managment module */ Math_Init(); /* Initialize mathematical module */ #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */ #endif #ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); #endif #if (APP_CFG_SERIAL_EN == DEF_ENABLED) App_SerialInit(); /* Initialize Serial communication for application ... */ #endif OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTask1TCB, // 线程TCB (CPU_CHAR *)APPTASK1NAME, // 线程名字 (OS_TASK_PTR ) AppTask1, // 线程入口函数 (void *) "TASK1", // 线程参数 (OS_PRIO ) APP_TASK1_PRIO, // 线程优先级 (CPU_STK *)&AppTask1Stk[0], // 线程栈起始地址 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK1_STK_SIZE / 10, // 栈深度的限制位置 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK1_STK_SIZE, // 栈大小 (OS_MSG_QTY ) 5u, // 最大的消息个数 (OS_TICK ) 0u, // 时间片 (void *) 0, // 向用户提供的内存位置的指针 (OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), // 线程特定选项 (OS_ERR *)&err); // 错误标志 if(OS_ERR_NONE == err) printf("%s Create Success\r\n",APPTASK1NAME); else printf("%s Create Error\r\n",APPTASK1NAME); OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTask2TCB, // 线程TCB (CPU_CHAR *)APPTASK2NAME, // 线程名字 (OS_TASK_PTR ) AppTask2, // 线程入口函数 (void *) "TASK2", // 线程参数 (OS_PRIO ) APP_TASK2_PRIO, // 线程优先级 (CPU_STK *)&AppTask2Stk[0], // 线程栈起始地址 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK2_STK_SIZE / 10, // 栈深度的限制位置 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK2_STK_SIZE, // 栈大小 (OS_MSG_QTY ) 5u, // 最大的消息个数 (OS_TICK ) 0u, // 时间片 (void *) 0, // 向用户提供的内存位置的指针 (OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), // 线程特定选项 (OS_ERR *)&err); // 错误标志 if(OS_ERR_NONE == err) printf("%s Create Success\r\n",APPTASK2NAME); else printf("%s Create Error\r\n",APPTASK2NAME); OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTask3TCB, // 线程TCB (CPU_CHAR *)APPTASK3NAME, // 线程名字 (OS_TASK_PTR ) AppTask3, // 线程入口函数 (void *) "TASK3", // 线程参数 (OS_PRIO ) APP_TASK3_PRIO, // 线程优先级 (CPU_STK *)&AppTask3Stk[0], // 线程栈起始地址 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK3_STK_SIZE / 10, // 栈深度的限制位置 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK3_STK_SIZE, // 栈大小 (OS_MSG_QTY ) 5u, // 最大的消息个数 (OS_TICK ) 0u, // 时间片 (void *) 0, // 向用户提供的内存位置的指针 (OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), // 线程特定选项 (OS_ERR *)&err); // 错误标志 if(OS_ERR_NONE == err) printf("%s Create Success\r\n",APPTASK3NAME); else printf("%s Create Error\r\n",APPTASK3NAME); OSMutexCreate(&mutex,"mutex",&err); if(OS_ERR_NONE == err) printf("Create Mutex Success\r\n"); else printf("Create Mutex Error\r\n"); OSTaskDel ( & AppTaskStartTCB, & err ); } static void AppTask1 (void *p_arg) { OS_ERR err; while(DEF_TRUE) { printf("APP1 获取互斥量 \r\n"); OSMutexPend(&mutex,0,OS_OPT_PEND_BLOCKING,0,&err); printf("APP1 释放互斥量 \r\n"); OSMutexPost(&mutex,OS_OPT_POST_NONE,&err); OSTimeDly ( 1000, OS_OPT_TIME_DLY, & err ); // 1s运行一次 } } static void AppTask2 (void *p_arg) { OS_ERR err; while(DEF_TRUE) { printf("Task1 Runing Task2 Arg %s\r\n",p_arg); OSTimeDly ( 200, OS_OPT_TIME_DLY, & err ); // 200ms运行一次 } } static void AppTask3 (void *p_arg) { OS_ERR err; static CPU_INT32U i; while(DEF_TRUE) { printf("APP3 获取互斥量 \r\n"); OSMutexPend(&mutex,0,OS_OPT_PEND_BLOCKING,0,&err); for (i=0; i<600000; i++) //模拟低优先级任务占用信号量 { OSSched();//发起任务调度 } printf("APP3 释放互斥量 \r\n"); OSMutexPost(&mutex,OS_OPT_POST_NONE,&err); OSTimeDly ( 1000, OS_OPT_TIME_DLY, & err ); // 1s运行一次 } } - 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
-
相关阅读:
JWT 登录
选择种植常规水稻？谋定·国稻种芯：为什么农民放弃杂交水稻
虚拟摄像头之八: 从 Camera api2 角度看摄像头框架
JS:轮播图终极版
骨传导原理是什么，佩戴骨传导耳机的过程中对于耳道有无损害
【Spring实现模拟银行转账】
测试架构工程师需要具备哪些能力 ？
一行代码让你的项目轻松使用Dapr
C++游戏设计教程（4）—— 用颜色原理打印平面地图
使用Selenium进行元素定位的全面指南
- 原文地址：https://blog.csdn.net/hwx1546/article/details/133632657
