TThread完整版學習(RCEA考試練習)之信號量使用

信號量是線程間同步的一種方式。在rtthread中用于線程間同步的還有互斥量和事件集。

什么是進程間同步，簡單點的類比就是工廠中的生產線，如果想要執行B工序就必須等待A工序的完成，那么工序A和工序B就是同步的關系，在程序中也是一樣。只不過是工序變成了線程。在RTThread的文檔里有這樣的描述：同步是指按預定的先后次序進行運行，線程同步是指多個線程通過特定的機制（如互斥量，事件對象，臨界區）來控制線程之間的執行順序，也可以說是在線程之間通過同步建立起執行順序的關系，如果沒有同步，那線程之間將是無序的。

然后就是解釋一下信號量，一個經典的解釋

以生活中的停車場為例來理解信號量的概念：

①當停車場空的時候，停車場的管理員發現有很多空車位，此時會讓外面的車陸續進入停車場獲得停車位；

②當停車場的車位滿的時候，管理員發現已經沒有空車位，將禁止外面的車進入停車場，車輛在外排隊等候；

③當停車場內有車離開時，管理員發現有空的車位讓出，允許外面的車進入停車場；待空車位填滿后，又禁止外部車輛進入。

在此例子中，管理員就相當于信號量，管理員手中空車位的個數就是信號量的值（非負數，動態變化）；停車位相當于公共資源（臨界區），車輛相當于線程。車輛通過獲得管理員的允許取得停車位，就類似于線程通過獲得信號量訪問公共資源。

最后信號量的使用。其實如果不追究內核的話，操作系統只需要調用api就可以了。具體就是創建信號量（rt_sem_create）、刪除信號量（rt_sem_delete）獲取信號量（ rt_sem_take）、釋放信號量（ rt_sem_release）詳細使用手冊可以參考這里

接下來就是一個實驗，使用信號量控制LED以500ms的間隔閃爍。

思路：使用一個定時器:每500毫秒釋放一次信號量，在創建一個線程用來反轉LED燈，當有信號量的時候就執行反轉LED燈。

程序部分

/* defined the LED0 pin: PB1 */
#define LED0_PIN    GET_PIN(H, 11)


//定義信號量
static rt_sem_t led_sem = RT_NULL; 
//定義線程
static char led_stack[512];
static struct rt_thread led_thread;
//定時器定義
static rt_timer_t timer_res;

void task_init(void); //線程初始化函數
static void led_entry(void *parameter);//LED反轉線程
static void timer(void *parameter);//定時器任務


int main(void)
{
    /* set LED0 pin mode to output */
    rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
  task_init();
    while (1)
    {
        rt_thread_mdelay(1000);
    }


}


void task_init(void)
{


  /* 創建一個動態信號量，初始值是 0,先進先出*/
    led_sem = rt_sem_create("led on sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    if (led_sem == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("create led on semaphore failed.n");
        return ;
    }
  //靜態創建任務
  rt_thread_init(&led_thread, //線程句柄 
                   "led on", //線程的描述
                   led_entry, //線程入口函數
                   RT_NULL, //線程入口參數
                   &led_stack[0],//線程的棧的起始地址
                   sizeof(led_stack),//線程的棧大小
                   3, 10);//線程的優先級和時間片大小
    rt_thread_startup(&led_thread);//啟動線程

  timer_res = rt_timer_create("led sem",//定時器描述
                     timer,//定時器入口函數
                     RT_NULL,//定時器入口參數
                     500,//定時時間
                     RT_TIMER_FLAG_PERIODIC);//循環  
  if(timer_res != RT_NULL)
  {
    rt_timer_start(timer_res);//定時器開始
    rt_kprintf("timer start. n");
  }
}


static void timer(void *parameter)
{
  rt_sem_release(led_sem);//釋放信號量
}




static void led_entry(void *parameter)
{
  while(1)
  {
    /*以永遠阻塞的形式等待信號量*/
    if(rt_sem_take (led_sem, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
    {
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOH, GPIO_PIN_11);//反轉LED
      rt_kprintf("led toggle.tick:%d n",rt_tick_get());
    }
  }
}