UCOS-III 任务同步机制-信号量

1. 信号量类型

1.1 二值信号量（Binary Semaphores）

二值信号量只有两个状态：可用（1）和不可用（0）。它主要用于任务之间的互斥访问或者事件通知。例如，当一个任务完成某个操作后，它可以通过释放信号量来通知其他任务该操作已经完成。

1.2 计数信号量（Counting Semaphores）

计数信号量可以有多个状态，范围从0到一个预定义的最大值。它主要用于控制对资源的访问，允许多个任务同时访问同一资源。例如，在一个生产者-消费者模型中，计数信号量可以用来表示缓冲区中的可用资源数量。

2. 信号量的基本操作

2.1 创建信号量

创建一个信号量，需要调用OSSemCreate()函数。该函数的原型如下：

void OSSemCreate(OS_SEM *p_sem, CPU_CHAR *p_name, OS_SEM_CTR cnt, OS_ERR *p_err);

2.2 等待信号量

任务等待信号量，需要调用OSSemPend()函数。该函数的原型如下：

void OSSemPend(OS_SEM *p_sem, OS_TICK timeout, OS_OPT opt, CPU_TS *p_ts, OS_ERR *p_err);

2.3 释放信号量

任务释放信号量，需要调用OSSemPost()函数。该函数的原型如下：

void OSSemPost(OS_SEM *p_sem, OS_OPT opt, OS_ERR *p_err);

3. 信号量API详解

OSSemCreate()
创建一个信号量

参数
p_sem：指向信号量的指针
p_name：信号量的名称
cnt：初始计数值
p_err：返回错误代码
返回值 无

错误代码
OS_ERR_NONE：成功。
OS_ERR_CREATE_ISR：在ISR中调用。
OS_ERR_ILLEGAL_CREATE_RUN_TIME：非法的创建时间。

OSSemPend()
任务等待信号量

参数
p_sem：指向信号量的指针
timeout：等待时间
opt：选项标志
p_ts：时间戳
p_err：返回错误代码
返回值 无

错误代码
OS_ERR_NONE：成功
OS_ERR_PEND_ISR：在ISR中调用
OS_ERR_OBJ_DEL：对象被删除
OS_ERR_PEND_ABORT：等待被中止

OSSemPost()
任务释放信号量

参数
p_sem：指向信号量的指针
opt：选项标志
p_err：返回错误代码
返回值 无

错误代码
OS_ERR_NONE：成功
OS_ERR_POST_ISR：在ISR中调用
OS_ERR_SEM_OVF：信号量溢出

4. 信号量使用示例

4.1 任务间同步

4.1.1 任务间同步流程图

4.1.2 任务间同步示例

以下示例展示了如何在两个任务之间使用信号量进行同步：

void Task1(void *p_arg) {
    OS_ERR err;
    while (1) {
        OSSemPend(&MySem, 0, OS_OPT_PEND_BLOCKING, 0, &err);
        ......
    }
}

void Task2(void *p_arg) {
    OS_ERR err;
    while (1) {
        // 任务代码
        OSSemPost(&MySem, OS_OPT_POST_1, &err);
    }
}

4.2 任务与ISR同步

4.2.1 任务与ISR同步流程图

4.2.2 任务与ISR间同步示例

以下示例展示了任务与中断服务程序（ISR）之间使用信号量进行同步：

void ISR(void) {
    OS_ERR err;
    OSSemPost(&MySem, OS_OPT_POST_1, &err);
}

void Task(void *p_arg) {
    OS_ERR err;
    while (1) {
        OSSemPend(&MySem, 0, OS_OPT_PEND_BLOCKING, 0, &err);
        // 处理ISR信号
    }
}