【iCore4 双核心板_uC/OS-II】例程七：互斥信号量

一、实验说明：

　　在介绍互斥信号量前，我们先简单地描述一下什么是优先级反转。使用实时内核心，优先级反转问题是实时系统中出现得最多的问题。假设任务H优先级高于任务M，任务M优先级高于任务L。任务H和任务M处于挂起状态，等待某一事件发生，任务L正在运行。此时，任务L要使用共享资源。使用共享资源之前，首先必须得到该资源的信号量。任务L得到了该信号量，并开始使用该共享资源。由于任务H的优先级高，它等待的事件到来之后剥夺了任务L的CPU使用权，任务L被挂起，任务H开始运行。运行过程中任务H也要使用那个任务L正在使用着的资源，由于该资源的信号量还被任务L占用着，任务H只能进入挂起状态，等待任务L释放该信号量。任务L得以继续运行。由于任务M的优先级高于任务L，当任务M等待的事件发生后，任务M剥夺了任务L的CPU使用权并开始运行。处理它该处理的事件，直到处理完之后将CPU控制权还给任务L。任务L接着运行，直到释放那个共享资源的信号量。直到此时，由于实时内核知道有个高优先级的任务（任务H）在等待这个信号量，内核做任务切换，使任务H得到该信号量并接着运行。

　　在这种情况下，任务H优先级实际上降到了任务L的优先级水平。因为任务H要等，一直等到任务L释放占有的那个共享资源。由于任务M剥夺了任务L的CPU使用权，使任务H的状况更加恶化，任务M使任务H增加了额外的延迟时间。任务H和任务M的优先级发生了反转。

　　任务优先级反转是不允许出现的，因为它可能会造成不可预期的严重后果，因此uC/OS-II提供了一种特殊的二值信号量——互斥信号量，它能够顺利地解决这种现象。

（1）任务H和任务M正在等待一个事件发生，处于挂起状态，任务L正在执行。

（2）在某一时刻，任务L请求一个互斥信号量以能够访问一个共享资源。

（3）任务L请求到共享资源的互斥信号量，开始访问该共享资源。

（4）任务H等待的事件发生，由于任务H的优先级高于任务L的优先级，内核挂起了任务L开始执行任务H。

（5）任务H开始执行。

（6）任务H也想访问L现在正在访问着的共享资源（它想从任务L得到互斥信号量），为了尽快地让任务H请求到互斥信号量，并且在L访问共享资源过程中不再被其他中等优先级任务打断，uC/OS-II将任务L的优先级提升到任务H同等高度。

（7）任务L继续访问共享资源，然而它现在是以任务H的优先级进行的，注意任务H还没有运行，因为它正在等待任务L释放互斥信号量，换句话说，任务H在该互斥信号量的等待列表中。

（8）任务L完成共享资源的使用，释放掉互斥信号量 。uC/OS-II发现任务L的优先级被提高，因此将任务L的优先级降低到原来的高度。然后，uC/OS-II将释放的互斥信号量分配给正在等待的任务H。

（9）任务H获得互斥信号量，开始访问共享资源。

（10）任务H完成共享资源的使用，释放掉互斥信号量。

（11）没有更高优先级的任务执行，因此任务H继续执行。

（12）任务H完成，开始等待一个事件。这时uC/OS-II恢复当任务H或者任务L正在执行时处于就绪态的任务M。

（13）任务M执行。

二、实验截图：

三、源代码下载链接：

链接：https://pan.baidu.com/s/1qZavQpA 密码：o8p5

四、核心代码

/*
 * Name                : main
 * Description         : ---
 * Author              : liu.
 *
 * History
 * --------------------
 * Rev                 : 0.00
 * Date                : 07/12/2017
 *
 * create.
 * --------------------
 */
/*实验现象：
  打开串口工具putty.exe,终端显示此时任务AppTask1_task，AppTask2_task和AppTask3_task
  的运行状态，任务AppTask1_task请求到互斥信号量红色ARM.LED点亮，任务AppTask2_task运
  行过程中蓝色ARM.LED闪烁。
  备注：当任务AppTask1_task请求互斥态进入就绪态时，之后本应该执行的任务AppTask2_task
  （蓝色ARM.LED闪烁），由于任务AppTask3_task的优先级被提高（高于任务AppTask2_task），
  所以任务AppTask2_task就进入了就绪态（蓝色ARM.LED停止闪烁），等待任务AppTask3_task
  释放出信号量后继续执行。
  */
int main(void)
{
    system_clock.initialize();                               //系统时钟初始化
    led.initialize();                                        //LED初始化
    usart6.initialize();                               //串口初始化
    key.initialize();

    OSInit(); 

    //UCOS初始化
    OSTaskCreate(start_task,                                 //创建开始任务
            (void*),                                   //任务参数
            (OS_STK*)&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-], //任务堆栈
            START_TASK_PRIO);                           //任务优先级
    OSStart();                                               //开启UCOS
}

/*
 * Name                : start_task
 * Description         : ---
 * Author              : liu.
 *
 * History
 * --------------------
 * Rev                 : 0.00
 * Date                : 07/12/2017
 *
 * create.
 * --------------------
 */
void start_task(void *pdata)
{
    INT8U      err;
    OS_CPU_SR cpu_sr;

    TaskMutex = OSMutexCreate(, &err);//创建互斥信号量    

    OSStatInit();//初始化统计任务

    OS_ENTER_CRITICAL();//关中断

    OSTaskCreate(AppTask1_task,(void*),(OS_STK*)&AppTask1_TASK_STK[AppTask1_STK_SIZE-],AppTask1_TASK_PRIO);//创建AppTask1任务
    OSTaskCreate(AppTask2_task,(void*),(OS_STK*)&AppTask2_TASK_STK[AppTask2_STK_SIZE-],AppTask2_TASK_PRIO);//创建AppTask2任务
    OSTaskCreate(AppTask3_task,(void*),(OS_STK*)&AppTask3_TASK_STK[AppTask3_STK_SIZE-],AppTask3_TASK_PRIO);//创建AppTask3任务
    OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);//挂起start_task任务

    OS_EXIT_CRITICAL();//开中断
}

/*
 * Name                : AppTask1_task
 * Description         : ---
 * Author              : liu.
 *
 * History
 * --------------------
 * Rev                 : 0.00
 * Date                : 07/12/2017
 *
 * create.
 * --------------------
 */
void AppTask1_task(void *pdata)
{
    u8 err;

    while(){
        usart6.printf("\x0c");                                           //清屏
        usart6.printf("\033[1;32;40m");                                  //设置字体终端为绿色
        usart6.printf("\r\n The Task1 is running!\r");
        OSTimeDlyHMSM(,,,);                                          //延时1s
        usart6.printf("\r\n The Task1 is pending Mutex!\r");

        /*等待一个互斥信号量*/
        OSMutexPend(TaskMutex, , &err);
        usart6.printf("\r\n The Task1 has got Mutex!\r");
        LED_RED_ON;
        /*释放一个互斥信号量*/
        OSMutexPost(TaskMutex);
        OSTimeDlyHMSM(,,,);                                           //延时1s
        LED_RED_OFF;
    }
}
/*
 * Name                : AppTask2_task
 * Description         : ---
 * Author              : liu.
 *
 * History
 * --------------------
 * Rev                 : 0.00
 * Date                : 07/12/2017
 *
 * create.
 * --------------------
 */
void AppTask2_task(void *pdata)
{
    while(){
        usart6.printf("\r\n The Task2 is running!\r");
        LED_BLUE_ON;
        OSTimeDlyHMSM(,,,);  //延时200ms
        LED_BLUE_OFF;
        OSTimeDlyHMSM(,,,);  //延时200ms
    }
}
/*
 * Name                : AppTask3_task
 * Description         : ---
 * Author              : liu.
 *
 * History
 * --------------------
 * Rev                 : 0.00
 * Date                : 07/12/2017
 *
 * create.
 * --------------------
 */
void AppTask3_task(void *pdata)
{
    int i;
    u8 err;

    while(){
        /*等待一个互斥信号量*/
        OSMutexPend(TaskMutex, , &err);
        usart6.printf("\r\n The Task3 is running!\r");
        for(i = ; i< ; i ++){
            OS_Sched();
        }
        /*释放一个互斥信号量*/
        OSMutexPost(TaskMutex);
        OSTimeDlyHMSM(,,,);  //延时1s
    }
}

iCore4链接：