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FreeRTOS——计数型信号量知识总结及实战

news 2025/8/25 14:17:04

1计数型信号量概念

1）计数型信号量相当于队列长度大于1 的队列，因此计数型信号量能够容纳多个资源
2）适用场景：
事件计数：
当每次事件发生后，在事件处理函数中释放计数型信号量（计数值+1），其他任务会获取计数型信号量（计数值-1），这种场合一般在创建时将初始计数值设置为 0。
资源管理：
信号量表示有效的资源数目。任务必须先获取信号量（信号量计数值-1 ）才能获取资源控制权。当计数值减为零时表示没有的资源。当任务使用完资源后，必须释放信号量（信号量计数值+1）。信号量创建时计数值应等于最大资源数目。

2 计数型信号量相关API函数

使用计数型信号量的过程：创建计数型信号量->释放信号量 ->获取信号量在这里插入图片描述
注意：
计数型信号量的获取与释放与二值信号量相同
1）计数型信号量的创建
#define xSemaphoreCreateCounting( uxMaxCount , uxInitialCount ) \ xQueueCreateCountingSemaphore( ( uxMaxCount ) , ( uxInitialCount ) )
形参： uxMaxCount 计数值的最大限定
uxInitialCount 计数值的初始值
返回值：NULL 创建失败
其他创建成功返回计数型信号量的句柄
2）获取当前信号量的计数值
#define uxSemaphoreGetCount( xSemaphore ) \ uxQueueMessagesWaiting( ( QueueHandle_t ) ( xSemaphore ) )
形参： xSemaphore 信号量的句柄
返回值：整数当前信号量的计数值的大小

3 计数型信号量实验

3.1 freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"//FreeRTOS配置
//1.任务配置
//1.1 START_TASK 任务 配置#define START_TASK_PRIO 1                   /* 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 *///1.2 TASK1 任务 配置#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 *///1.2 TASK2 任务 配置#define TASK2_PRIO      3                   /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task2Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters);             /* 任务函数 *///1.3 计数型信号量句柄定义
QueueHandle_t        count_Semaphore_handle;  //2.在freertos_demo函数中创建start_task任务
void freertos_demo(void)
{//创建计数型信号量count_Semaphore_handle = xSemaphoreCreateCounting(100,0); if(count_Semaphore_handle != NULL){printf("计数型信号量创建成功！！！\r\n");}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,                  /* 传入给任务函数的参数 */(UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */(TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */vTaskStartScheduler();
}//3.在start_task函数中创建task1、task2任务
void start_task(void *pvParameters)
{//进入临界区taskENTER_CRITICAL();//创建任务1xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,            /* 任务函数 */(const char*    )"task1",          /* 任务名称 */(uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */(void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */(UBaseType_t    )TASK1_PRIO,       /* 任务优先级 */(TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   /* 任务句柄 *///创建任务2          xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,            /* 任务函数 */(const char*    )"task2",          /* 任务名称 */(uint16_t       )TASK2_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */(void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */(UBaseType_t    )TASK2_PRIO,       /* 任务优先级 */(TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   /* 任务句柄*///删除开始任务        vTaskDelete(StartTask_Handler);   //退出临界区taskEXIT_CRITICAL();
}//4.在task1函数中释放计数型信号量
void task1(void *pvParameters)
{uint8_t key = 0;BaseType_t err = 0;while (1){//按键KEY0控制二值信号释放key = key_scan(0);switch (key){case KEY0_PRES:{//如果二值信号量创建成功if(count_Semaphore_handle != NULL){err = xSemaphoreGive(count_Semaphore_handle);                //释放计数型信号量if(err == pdPASS){printf("count_Semaphore_handle释放成功\r\n");}else{printf("count_Semaphore_handle释放失败\r\n");}}break;}default:{break;}}vTaskDelay(10);}
}//5.在task2函数中获取计数型信号量
void task2(void *pvParameters)
{BaseType_t err = 0;while(1){err = xSemaphoreTake(count_Semaphore_handle,portMAX_DELAY);if(err == pdPASS){printf("信号量的计数值为：%d\r\n",(int)uxSemaphoreGetCount(count_Semaphore_handle) );}else printf("count_Semaphore_handle获取失败\r\n");vTaskDelay(1000);}
}