Korbin's blog

FreeRTOS中的锁

在FreeRTOS中，锁(locks)主要用于在多任务环境中同步访问共享资源，防止多个任务同时访问资源引发冲突。 FreeRTOS提供了几种不同的锁机制，每种锁都有其特定的使用场景和作用。

互斥锁(Mutexes)

互斥锁用于任务间的互斥访问，通常用来保护共享资源，确保同一时间只有一个任务能够访问资源，避免数据竞争。

在FreeRTOS中，互斥锁是二值信号量的一个扩展，但它增加了优先级继承机制，用于避免优先级反转(priority inversion)的问题。 通常用于保护共享资源（例如硬件设备、全局变量等）。

#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"

SemaphoreHandle_t xMutex;

void vTask1(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 获取互斥锁
        if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
            // 访问共享资源
            printf("Task 1 is accessing shared resource\n");
            printf("Task 1 is run...\n");
            vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
            printf("Task 1 is run end\n");
            // 释放互斥锁
            xSemaphoreGive(xMutex);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

void vTask2(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 获取互斥锁
        if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
            // 访问共享资源
            printf("Task 2 is accessing shared resource\n");
            printf("Task 2 is run...\n");
            vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
            printf("Task 2 is run end\n");
            // 释放互斥锁
            xSemaphoreGive(xMutex);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

int main() {
    // 创建互斥锁
    xMutex = xSemaphoreCreateMutex();
    
    if (xMutex != NULL) {
        // 创建两个任务
        xTaskCreate(vTask1, "Task1", 1000, NULL, 1, NULL);
        xTaskCreate(vTask2, "Task2", 1000, NULL, 1, NULL);
        // 启动调度器
        vTaskStartScheduler();
    } else {
        // 创建互斥锁失败
        printf("Failed to create mutex\n");
    }
    
    return 0;
}

二值信号量(Binary Semaphores)

二值信号量(xSemaphoreCreateBinary,xSemaphoreTake,xSemaphoreGive)本质上是一种简单的锁机制，可以用来同步任务或中断与任务之间的通信，控制任务间的同步。 二值信号量只有两个状态：“已获取”或“未获取”。 但二值信号量不支持优先级继承机制，适用于比较简单的同步需求。

计数信号量(Counting Semaphores)

计数信号量可以用来控制多个任务访问共享资源的数量，通常用于限制资源的使用（例如限制同时可访问的设备数量）。 计数信号量可以有一个计数值，任务通过获取和释放信号量来减少或增加计数值。 通常用于控制对有限数量的资源（例如多个设备或缓冲区）的访问。

事件组(Event Groups)

事件组用于任务之间的复杂同步和状态管理。一个事件组由多个二进制标志位组成，任务可以等待这些标志位的变化。 事件组允许多个任务等待不同的标志位或者一个组合条件（例如：多个条件满足才继续执行）。 比较适用于需要多个任务同步或触发条件的场景。 通常用于任务间的复杂同步（例如多个任务的状态变化）。