Free RTOS的互斥信号量

二进制信号量和互斥量非常相似，但确实有一些细微的区别。互斥体包含优先级继承机制，而二进制信号量没有。这使得二进制信号量成为实现同步(任务之间或任务与中断之间)的更好选择，互斥体成为实现简单互斥的更好选择。

使用互斥信号量时，需要在FreeRTOSConfig.h中加入配置代码
 

//使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES          1

创建互斥信号量
 

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutex( void );

返回值：

            NULL：创建信号量失败，因为FreeRTOS堆栈不足。

           其它值：信号量创建成功。这个返回值存储着信号量句柄。

释放和获取API函数请看二值信号量那篇推文
 

实验小例程

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"

//毫秒级的延时
void Delay_Ms(u16 time)
{    
   u16 i=0;  
   while(time--)
   {
      i=12000;  //自己定义
      while(i--) ;    
   }
}

void LED_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        //定义结构体变量
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);  //开启时钟
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;            //选择你要设置的IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;      //设置推挽输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;     //设置传输速率
  GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);                //初始化GPIO
  
  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);             //将LED端口拉高，熄灭LED
}

void KEY_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体变量  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;     //选择你要设置的IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;//下拉输入  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;     //设置传输速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);      /* 初始化GPIO */
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;  //上拉输入
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
}


void USART_init(uint32_t bound)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;   //定义GPIO结构体变量
  USART_InitTypeDef USART_InitStruct;   //定义串口结构体变量
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);   //使能GPIOC的时钟
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;   //配置TX引脚
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;   //配置PA9为复用推挽输出
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA9速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函数
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;   //配置RX引脚
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //配置PA10为浮空输入
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA10速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函数
  
  
  USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;   //发送接收模式
  USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;   //无奇偶校验
  USART_InitStruct.USART_BaudRate=bound;   //波特率
  USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;   //停止位1位
  USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;   //字长8位
  USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;   //无硬件数据流控制
  USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);   //串口初始化函数
  
  USART_Cmd(USART1,ENABLE);   //使能USART1
}

int fputc(int ch,FILE *f)   //printf重定向函数
{
  USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);   //发送一字节数据
  while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);   //等待发送完成
  return ch;
}


#define START_TASK_PRIO 5      //任务优先级
#define START_STK_SIZE 128      //任务堆栈大小
TaskHandle_t StartTask_Handler;   //任务句柄
void Start_Task(void *pvParameters);//任务函数

#define Low_TASK_PRIO 2       //任务优先级
#define Low_STK_SIZE 50       //任务堆栈大小
TaskHandle_t LowTask_Handler;     //任务句柄
void Low_Task(void *p_arg);     //任务函数

#define Med_TASK_PRIO 3       //任务优先级
#define Med_STK_SIZE 50       //任务堆栈大小
TaskHandle_t MedTask_Handler;     //任务句柄
void Med_Task(void *p_arg);     //任务函数

#define High_TASK_PRIO 4       //任务优先级
#define High_STK_SIZE 50       //任务堆栈大小
TaskHandle_t HighTask_Handler;     //任务句柄
void High_Task(void *p_arg);     //任务函数

SemaphoreHandle_t Mutex_Handle =NULL;  //二值信号量句柄

int main( void ) 
{
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组 4
  
  LED_Init(); //初始化 LED
  KEY_Init();
  USART_init(9600);
  
  //创建开始任务
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Start_Task,     //任务函数
    (const char* )"Start_Task",     //任务名称
    (uint16_t )START_STK_SIZE,       //任务堆栈大小
    (void* )NULL,             //传递给任务函数的参数
    (UBaseType_t )START_TASK_PRIO,     //任务优先级
    (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler  //任务句柄 
  );
  vTaskStartScheduler();  //开启调度
}

//开始任务函数
void Start_Task(void *pvParameters)
{
  taskENTER_CRITICAL();   //进入临界区
   /* 创建Test_Queue */
  Mutex_Handle = xSemaphoreCreateMutex();
  if(Mutex_Handle != NULL)
  {
    xSemaphoreGive(Mutex_Handle);//释放信号量
  }
  //创建 Low 任务
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Low_Task, 
    (const char* )"Low_Task", 
    (uint16_t )Low_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Low_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&LowTask_Handler
  );
  //创建 Med 任务
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Med_Task, 
    (const char* )"Med_Task", 
    (uint16_t )Med_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Med_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&MedTask_Handler
  );
  //创建 High 任务
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )High_Task, 
    (const char* )"High_Task", 
    (uint16_t )High_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )High_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&HighTask_Handler
  );
  vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
  taskEXIT_CRITICAL();   //退出临界区
}


void Low_Task(void *pvParameters)
{
  int count = 0;
  while(1)
  {
    printf("Low正在等待n");
    xSemaphoreTake(Mutex_Handle,portMAX_DELAY);
    printf("Low获取成功%d次n",++count);
    Delay_Ms(5000);
    xSemaphoreGive(Mutex_Handle);//释放信号量
    vTaskDelay(50);
  }
}

void Med_Task(void *pvParameters)
{
  //BaseType_t xReturn = NULL;
  while(1)
  {
    printf("正在运行n");
    vTaskDelay(50);
  }
}

void High_Task(void *pvParameters)
{
  int count = 0;
  while(1)
  {
    printf("High正在等待n");
    xSemaphoreTake(Mutex_Handle,portMAX_DELAY);
    printf("High获取成功%d次n",++count);
    xSemaphoreGive(Mutex_Handle);//释放信号量
    vTaskDelay(50);
  }
}

实验现象
 

解读：互斥信号量，其实就是将Low任务的优先级和High任务的优先级变成了一样的优先级（短暂拉高最低优先级任务），从而解决优先级翻转问题