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FreeRTOS实时操作系统与MODBUS主从通信（利用信号量激活MODBUS任务及互斥信号量实现数据共享）.zip

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简介：
本资源详细介绍如何在FreeRTOS环境下搭建基于信号量机制的MODBUS主从通信系统，包括信号量的使用来激活MODBUS任务以及通过互斥信号量确保多任务间的数据安全访问。适合嵌入式开发人员深入学习和实践。 以下是六个任务的描述： 1. 任务1：控制三个指示灯的周期性闪烁。 2. 任务2：控制两个指示灯的周期性闪烁。 3. 任务3：采集两路DI信号，为周期性任务，并对这两路DI进行互斥保护。 4. 任务4：同样采集两路DI信号，也是周期性的，并且需要对该任务中采集到的两路DI实施互斥保护机制。 5. 任务5：每秒读取一次SD2405时钟芯片的时间（包括年、月、日、时、分和秒），并且对获取时间的操作进行互斥控制，以保证数据的一致性和准确性。 6. 任务6：MODBUS通信。当串口中断服务程序接收到上位机的MODBUS请求命令后，通过释放信号量来唤醒该MODBUS任务。此任务会将从任务3、4和5中获取到的数据（包括DI信号及时间信息）发送给上位机。 为了使用互斥信号量功能，在FreeRTOS配置文件`FreeRTOSConfig.h`里需要启用宏定义： ```c #define configUSE_MUTEXES 1 ``` 这确保了系统能够支持任务间的资源保护机制，从而避免数据冲突和不一致性。

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    本资源详细介绍如何在FreeRTOS环境下搭建基于信号量机制的MODBUS主从通信系统，包括信号量的使用来激活MODBUS任务以及通过互斥信号量确保多任务间的数据安全访问。适合嵌入式开发人员深入学习和实践。 以下是六个任务的描述： 1. 任务1：控制三个指示灯的周期性闪烁。 2. 任务2：控制两个指示灯的周期性闪烁。 3. 任务3：采集两路DI信号，为周期性任务，并对这两路DI进行互斥保护。 4. 任务4：同样采集两路DI信号，也是周期性的，并且需要对该任务中采集到的两路DI实施互斥保护机制。 5. 任务5：每秒读取一次SD2405时钟芯片的时间（包括年、月、日、时、分和秒），并且对获取时间的操作进行互斥控制，以保证数据的一致性和准确性。 6. 任务6：MODBUS通信。当串口中断服务程序接收到上位机的MODBUS请求命令后，通过释放信号量来唤醒该MODBUS任务。此任务会将从任务3、4和5中获取到的数据（包括DI信号及时间信息）发送给上位机。 为了使用互斥信号量功能，在FreeRTOS配置文件`FreeRTOSConfig.h`里需要启用宏定义： ```c #define configUSE_MUTEXES 1 ``` 这确保了系统能够支持任务间的资源保护机制，从而避免数据冲突和不一致性。
     
  • 使用互斥机制实现线程间共享变量的通信
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    本文章探讨了利用互斥机制在多线程环境中安全地管理和访问共享变量的方法，保障数据的一致性和完整性。 一、题目：创建线程，并利用互斥实现线程共享变量通信 二、目的： 掌握如何创建和终止线程，加深对线程与进程概念的理解，学会使用同步与互斥方法来实现线程之间的通信。 三、内容和要求： 在软件界面上点击“创建线程”按钮后，将生成三个生产者线程（P1、P2、P3）以及两个消费者线程（C1、C2）。这些生产和消费的线程共同使用一个大小为2KB的环形公共缓冲区。生产者可以向该缓冲区内投放消息；而消费者则从其中取出消息。只要缓冲区没有满，生产者就可以继续往里面添加消息；同样地，在缓冲区未空的情况下，消费者可以从中移除一条消息。
     
  • MODBUS主从机通信实例
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    本实例详细讲解了基于MODBUS协议的主从机通信原理与实现方法，通过具体代码和案例展示如何构建稳定的数据传输系统。 Modbus主从机通信案例适合初学者练习使用。该案例详细介绍了小白在初次运行过程中可能遇到的问题及相应的解决办法，并且是一个成功的实践范例，可以顺利跑通。因此，它也是课程设计的一个优选项目。个人认为这个案例讲解得非常详尽，易于理解与操作。
     
  • STM32实现Modbus主从通信功能
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    本项目详细介绍如何在STM32微控制器上实现Modbus协议的主从设备通信功能，包括硬件配置、软件编程及调试技巧。 STM32F103实现Modbus通信，采用RS485方式进行数据传输。只需通过设置程序变量model即可自由切换主从模式。该功能已调试完成并可以放心使用。
     
  • Modbus主从机通信
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    Modbus主从机通信是一种广泛应用的工业标准协议，用于控制器、传感器和执行器之间的数据交换。该系统中，一台设备作为主机与多台从机进行通讯，实现远程监控和控制功能。 Modbus主机与从机通信涉及主设备向一个或多个从设备发送请求，并接收来自这些从设备的响应的过程。在该协议下，主机负责发起数据交换，而从机会对收到的查询做出回应，提供所需的数据或者执行指定的操作。这种通讯方式广泛应用于工业自动化领域中各种不同类型的设备之间进行互联和控制。
     
  • 利用LabWindows/CVI实现Modbus通信
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    本文章介绍了如何使用LabWindows/CVI开发环境来构建和执行Modbus协议通信程序，详细阐述了在该平台上进行Modbus通信的具体步骤与技巧。 采用Modbus协议通信的方式下，上位机作为主站可以有效地控制从站的动作。对于较为复杂的设备组网情况，使用多个子站能够方便地实现与各个从站的信息交互，并构建过程控制系统。然而，在这种情况下，常规的组态软件难以解决实时通信和界面响应之间的冲突问题。通过利用LabWindows/CVI来实现Modbus协议，则可以充分利用多线程编程技术有效应对这一挑战，从而避免由于两者间的冲突导致控制系统的故障发生。
     
  • FreeRTOS计数信号量实例代码
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    本段落提供详细的FreeRTOS计数信号量使用案例和源代码示例，帮助开发者深入理解如何在嵌入式系统中实现资源管理和任务同步。 在嵌入式系统及物联网(IoT)领域内，FreeRTOS是一个广泛使用的实时操作系统(RTOS)，它提供了多种调度策略与同步机制来确保任务间的高效协作。本示例着重于FreeRTOS中的计数信号量这一重要同步工具，用于解决多任务间资源竞争的问题。 相较于二值信号量的两种状态（被占用或空闲），计数信号量更为灵活，其可以有大于1的任何非负整数值来表示可用资源的数量。在本示例中，两个任务通过计数信号量进行协调：一个负责释放信号量，另一个则接收并使用它。 **任务一**以100ms周期运行，并且每当执行时都会检查和增加信号量计数值（即释放）。这通常代表一种资源的产生或释放行为，在实际应用中可能对应于系统中的空闲缓冲区或者设备使用权等情形。因此，每次该任务被执行时，它会尝试通过`xSemaphoreGive()`函数来释放一个信号量单位。 **任务二**每500ms执行一次，并且其功能是在有可用的信号量的情况下翻转LED的状态。如果使用的是二值信号量，在这种情况下一旦被占用，则会导致延迟或丢失操作；然而，由于计数信号量的存在，即使在一个周期内多次释放信号量，任务二仍然有机会获取足够的资源来继续执行。 在FreeRTOS框架下，`xSemaphoreGive()`用于增加（即释放）信号量的值而`xSemaphoreTake()`则负责减少（即占用）。当计数值为0时调用后者会阻塞当前任务直到其他地方释放了信号量。这种机制确保了任务间的公平性与系统资源的有效利用。 通过深入理解FreeRTOS提供的计数信号量，开发者能够更有效地管理资源分配、避免竞争条件以及提高系统的整体性能。在多任务环境中正确使用同步机制是保证程序稳定性和效率的关键所在，在设计实时应用时，计数信号量是一个处理复杂同步问题的强大工具。
     
  • C++编写的线程同步代码：利用Windows互斥信号量与Peterson算法实现进程互斥及同步
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    本项目采用C++编写，通过Windows互斥信号量和Peterson算法实现线程间的互斥访问与同步控制，确保多线程环境下数据的一致性和完整性。 ### 小实验一：编写一个没有线程同步机制的程序 首先，设计并编写一个简单的多线程程序，在该程序中不使用任何线程同步机制（如互斥锁、信号量等）。然后运行此程序，并观察在执行过程中可能出现的问题。这些问题可能包括数据竞争、死锁或其他并发问题。 ### 小实验二：利用Windows互斥信号量解决上述线程并发问题 接下来，采用Windows操作系统提供的互斥信号量操作函数（如`CreateMutex`, `WaitForSingleObject`, 和 `ReleaseMutex`)来修复在小实验一中遇到的线程同步问题。重点在于正确地调用这些API以确保线程安全。 ### 小实验三：基于Peterson算法实现线程同步机制 最后，尝试根据Peterson提供的软件解决方案自行编写一个简单的线程同步机制，并将其应用于解决上述并发控制的问题。然后将此方法与使用Windows互斥信号量的方法进行比较，在性能（如执行时间）方面分析各自的优缺点。 #### 实验细节说明： **实验一：没有线程同步机制** 在该阶段，程序中仅包含两个线程的句柄定义： ```c HANDLE thread[2]; ``` **实验二：使用Windows互斥信号量操作函数** 为了实现进程间的互斥访问，在多线程共享资源时可以采用以下代码段来创建和管理一个互斥对象，并在适当的地方调用相关API确保临界区的正确性： ```c HANDLE mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); // 等待获取锁 // 保护区域内的操作... ReleaseMutex(mutex); // 释放锁 ``` **实验三：Peterson软件解决方案** 在这个阶段，你需要实现一个简单的请求和等待机制来解决两个线程之间的同步问题。例如： ```c void request(int id) { flag[id] = true; turn = (id + 1) % N; // 其中N为参与互斥的进程数, 这里是2个线程的情况 while ((flag[(id+1)%2]) && (turn == (id+1)%2)); } ``` 该代码段展示了Peterson算法的基本思想，通过设置标志位和轮询机制来实现两个线程间的互斥访问。
     
  • UCOSIII利用信号量访问共享资源区实例.rar
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    该资源文件提供了使用μC/OS-III操作系统中的信号量机制来保护和管理多任务环境下共享资源区的详细实例与代码示例。 在使用STM32F103RC和UCOSIII的情况下，创建三个任务，并通过信号量来访问共享资源区。其中，任务A负责创建其他两个任务以及一个信号量，在执行一次后会被删除掉；而任务B与任务C都能够访问作为共享资源的函数D。这两个任务利用信号量机制来确保对共享资源的安全访问。
     
  • 用VB实现MODBUS通信
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    本项目介绍如何使用Visual Basic编程语言来实现Modbus通信协议，包括其基本原理和实际代码示例，帮助用户掌握在自动化控制系统中应用该技术的方法。 MODBUS在工业应用中较为普遍，该代码使用VB实现，简洁实用。