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Freertos----信号量

news 来源：原创 2025/5/3 18:39:12

一、信号量的特性：

生产者为任务A、B，消费者为任务C、D
一开始信号量的计数值为0，如果任务C、D想获得信号量，会有两种结果：
- 阻塞：买不到东西咱就等等吧，可以定个闹钟(超时时间)
- 即刻返回失败：不等
任务A、B可以生产资源，就是让信号量的计数值增加1，并且把等待这个资源的顾客唤醒
唤醒谁？谁优先级高就唤醒谁，如果大家优先级一样就唤醒等待时间最长的人

二、创建信号量,释放信号量,获取信号量,删除信号量

创建信号量

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(UBaseType_t uxMaxCount, UBaseType_t uxInitialCount);

删除信号量

void vSemaphoreDelete( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

对于动态创建的信号量，不再需要它们时，可以删除它们以回收内存。

释放信号量
BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

获取信号量

BaseType_t xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore,TickType_t xTicksToWait);

三、信号量创建为 xSemaphoreCreateCounting(1, 2) 会发生什么。以及一次 xSemaphoreGive 是否能“释放两个信号量”。

1. 回答：初始计数为 2 的话，代码有两个信号量同时进行时吗？

初始计数为 2 的含义：
- 初始计数为 2（如 xSemaphoreCreateCounting(3, 2)）表示信号量创建时有 2 个可用计数，允许最多两个任务通过 xSemaphoreTake 获取信号量而不阻塞。
- 在你的代码中，这意味着：
  - 第一个 CarTask 调用 xSemaphoreTake，计数从 2 减到 1，任务运行（汽车移动）。
  - 第二个 CarTask 调用 xSemaphoreTake，计数从 1 减到 0，任务运行。
  - 第三个 CarTask 调用 xSemaphoreTake，计数为 0，任务阻塞。
  - 结果：两个 CarTask 任务同时运行（两个汽车同时移动），第三个任务等待。
- 澄清“两个信号量同时进行”：
  - 你的表述可能误认为“两个信号量”是指两个独立的信号量对象，但实际上只有一个信号量 g_xSemTicks。
  - 初始计数 2 允许两个任务同时持有信号量（通过 xSemaphoreTake），表现为两个任务“同时进行”，但这不是“两个信号量”，而是一个信号量控制了两个任务的并发。
游戏中的行为：
- 初始计数为 2 允许两个汽车同时在屏幕上移动（pcar->x += 1），第三个汽车等待，直到某个任务释放信号量。
- 这与初始计数为 1（一次只有一个汽车移动）或 3（三个汽车同时移动）不同。

总结：

是的，初始计数为 2 时，代码允许两个 CarTask 任务同时运行（两个汽车同时移动）。
但这不是“两个信号量同时进行”，而是一个信号量（g_xSemTicks）通过计数 2 控制了两个任务的并发执行。

2. 回答：一次 xSemaphoreGive(g_xSemTicks) 就可以释放这两个信号量吗？

一次 xSemaphoreGive 的效果：
- 在 FreeRTOS 中，xSemaphoreGive 每次调用将信号量计数加 1（只要不超过最大计数，例如 3）。
- 如果两个任务正在运行（计数为 0，因为初始计数 2 被两个 xSemaphoreTake 消耗），调用 xSemaphoreGive：
  - 计数从 0 增加到 1。
  - 这会唤醒一个阻塞的任务（例如第三个 CarTask），它通过 xSemaphoreTake 获取信号量（计数从 1 减到 0），开始运行。
- 关键点：
  - 一次 xSemaphoreGive 只增加计数 1 次，只能唤醒一个阻塞的任务（如果有）。
  - 它不会“释放两个信号量”或同时影响两个任务，因为信号量计数是逐次累加的。
澄清“释放这两个信号量”：
- 你的表述可能误认为信号量计数 2 对应“两个信号量”，但信号量是一个单一对象，计数 2 只表示允许两个任务同时持有。
- 两个正在运行的任务（已通过 xSemaphoreTake 消耗计数）不受 xSemaphoreGive 直接影响，因为它们已经持有了信号量。
- xSemaphoreGive 的作用是增加计数，允许新的任务（例如阻塞的第三个任务）获取信号量。
在你的代码中的行为：
- 假设初始计数为 2（xSemaphoreCreateCounting(3, 2)）：
  - 两个 CarTask 运行（计数从 2 减到 0），第三个任务阻塞。
  - 第一个任务到达终点（pcar->x == g_xres - CAR_LENGTH），调用 xSemaphoreGive，计数从 0 增加到 1。
  - 第三个任务被唤醒，获取信号量（计数从 1 减到 0），开始移动。
  - 结果：一次 xSemaphoreGive 只唤醒一个阻塞的任务（第三个任务），不会“释放两个信号量”或同时唤醒多个任务。
- 如果你希望一次释放后允许两个任务运行，需要连续调用两次 xSemaphoreGive（使计数达到 2），但你的代码中没有这种情况。
如果没有阻塞任务：
- 如果没有任务阻塞（例如只有两个 CarTask 而不是三个），xSemaphoreGive 只会将计数增加到 1，没有其他任务会被唤醒。