FreeRTOS二值信号量实例讲解
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简介：
本教程深入浅出地介绍了FreeRTOS中二值信号量的使用方法和应用场景，通过具体示例帮助读者理解如何用二值信号量实现任务间的同步与通信。
在嵌入式系统开发过程中，实时操作系统（RTOS）如FreeRTOS是不可或缺的工具之一。它为多任务环境提供了调度、同步和通信机制的支持。本示例主要关注二值信号量这一概念，它是FreeRTOS中用于实现任务间同步的关键机制。
顾名思义，二值信号量只有两种状态：可用或不可用。它可以被理解成一个锁，由一个任务获取（即占用），然后释放（解锁）给其他等待的任务使用。在FreeRTOS中，二值信号量通常用来解决资源竞争问题，例如当多个任务试图访问同一硬件资源时的情况。
在这个示例里，我们有两个任务：Task1和Task2。它们通过二值信号量进行交互以实现同步控制。
**Task1**：
这是一个定时执行的任务，每隔一秒运行一次。它的主要职责是释放信号量。这种行为可以模拟某些操作的完成情况，比如数据处理任务结束或硬件资源被释放等情形。当信号量被释放时，它向其他等待该信号的任务发出指示：现在可以继续执行了。
**Task2**：
这是另一个需要在接收到信号后才能运行的任务。它的功能是在获取到二值信号量之后控制LED灯的状态切换（翻转）。如果Task2尝试获取已经被占用的信号量，则会进入挂起状态，等待直到被释放为止；一旦Task1释放了该信号量，FreeRTOS将自动唤醒Task2继续执行其任务，并且此时可以进行LED灯的状态切换。这种操作可能是实际应用中的一种直观反馈机制，表示某个事件的发生或任务之间的转换。
在FreeRTOS中创建二值信号量使用`xSemaphoreCreateBinary()`函数；而要获取和释放该信号，则分别调用`xSemaphoreTake()`与`xSemaphoreGive()`这两个函数来实现。在具体的任务代码里会根据实际情况合理地调用这些API接口以保证任务间的正确同步。
实际编码过程中可能的流程如下：
```c
创建二值信号量：
xSemaphoreHandle xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();
Task1:
void vTask1(void* pvParameters) {
while(1) {
// 执行一些操作...
延迟一秒后释放信号量
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
xSemaphoreGive(xSemaphore);
}
}
Task2:
void vTask2(void* pvParameters) {
while(1) {
尝试获取信号量，如果成功则翻转LED灯状态，并在任务完成后释放信号量
if (xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY)) {
toggle_LED();
xSemaphoreGive(xSemaphore);
}
}
}
启动任务：
xTaskCreate(vTask1, Task1, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);
xTaskCreate(vTask2, Task2, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);
开始调度:
vTaskStartScheduler();
```
此示例展示了FreeRTOS如何使用二值信号量来协调两个任务的执行顺序，从而确保它们之间的正确同步。在嵌入式系统中，这样的机制对于避免资源冲突和保证系统的稳定运行至关重要。通过理解并熟练运用二值信号量，开发者可以设计出更加高效且可靠的实时操作系统。
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