526互联

RTOS学习记录2：同步与互斥

发布时间 2023-09-15 21:22:38作者: zxkic

同步和互斥

循环检测某个变量是否已经释放的方式占用较多，效率较低。需要加一些函数，让其进入到blocked（阻塞）状态

Task3和Task4同时使用串口打印信息时，没有设定mutex，因此打印出来的内容各有混杂。通过设定USARTFlag来实现互斥+Delay让出优先权。

正确性和效率：

1.队列FIFO：传送带，流水线。

　　实现同步：

　　1.创建队列：动态和静态两种方式。xQueueHandle() 

　　2.Task1进行xQueueSend，Task2进行xQueueReceive

　　实现互斥：

　　1. GetUARTLock通过QueueReceive实现，PutUARTLock通过QueueSend实现。但是会出现问题，一直只有task4运行——》通过Delay来让出抢占权

　　分辨数据源

typedef struct {
    ID_t eDataID;
    int32_t lDataValue;
}Data_t;

　　邮箱

　　队列集：

　　1.创建队列

　　2.创建队列集

　　3.把队列添加到队列集

　　4.创建任务：队列1和2都是普通的读或写，队列3监测队列1和2。

2.事件组

typedef struct EventGroupDef_t
{
    EventBits_t uxEventBits;   //每个bit表示一个事件
    List_t xTasksWaitingForBits; /*< List of tasks waiting for a bit to be set. */

    #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
        UBaseType_t uxEventGroupNumber;
    #endif

    #if ( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
        uint8_t ucStaticallyAllocated; /*< Set to pdTRUE if the event group is statically allocated to ensure no attempt is made to free the memory. */
    #endif
} EventGroup_t;

 正常用法：create -> setbits -> waitbits；但是事件组只能传递状态，需要传递的数据需要用队列或其他结构来传递。

同步点：xEventGroupSync()函数

3.信号量(semaphore)——计数值

 SemaphoreHandle_t实际上也是QueueHandle_t类型。其中的uxMessagesWaiting表示其value

 give和take

Task1和Task2之间使用了flag，但是效率比较差

 使用信号量能保证同步，但是不能保证传输数据的安全性

 实现互斥：先give，每次使用时take，然后释放give

4.任务通知：多对一

使用任务通知时，任务结构体TCB(Task Control Block)就包含了内部对象，可以直接接收别人发送出来的通知。

使用ucNotifyState切换任务状态，使用ulNotifiedValue来传递消息。

轻量级信号量：take和give通过ulTaskNotifyTake、ulTaskNotifyGive实现，不需要创建信号量 

轻量级队列：

轻量级事件组： 

5.互斥量mutex，也需要解决优先级问题

对临界资源的保护，谁lock，谁unlock（有进程会give，然后自己再take）。解决互斥量和优先级反转的需求。

1）优先级反转：优先级C>B>A，但是C需要A释放资源，A不释放，则会一直让B执行。B持续执行，则A得不到运行的机会，导致C也不能运行。

2）二次上锁：任务1lock了锁1，结果任务1里面的调用了任务2，任务2也请求锁1，导致死锁。——通过递归锁解决

　　常规使用：与二进制信号量的唯一差别是初始化函数，其余用法一模一样：

/*初始化函数*/
//xSemUART = xSemaphoreCreateBinary();
//xSemaphoreGive(xSemUART);
xSemUART = xSemaphoreCreateMutex();

/*常规使用*/
void TaskGenericFunction(void * param)
{
    while (1)
    {    
        xSemaphoreTake(xSemUART,portMAX_DELAY);
        printf("%s\r\n", (char *)param);
        xSemaphoreGive(xSemUART);
        vTaskDelay(1);
    }
}

　　优先级反转

　　

　　互斥量的缺陷和递归锁：

　　　　会出现监守自盗（别人使用了，强盗想用，自己释放，然后再抢占），不能实现谁持有谁释放。 

　　　　该问题可以通过递归锁来解决