文件μc ii操作系统教程

µC/OS-II操作系统标准教程人民邮电出版社 出版杨宗德，张兵

编著2009年3月第6章

µCOS-II任务间单事件同步12任务同步机制：信号量互斥事件管理机制：互斥锁信号量基本原理人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/83信号量主要用来实现任务间同步，标识某类资源可用个数，或者说，对于某个特定资源，可以供多少个任务同时使用。例如，可以使用信号量来标识一个缓冲区可用空间大小（假定缓冲区大小为256个单元，每次读写一个单元），在没有使用之前，该缓冲区没有任何内容，可用资源为256，即可以初始化信号量为256，每向缓冲区写入一个单元就将信号量的值自动减1，当信号量的值为0时即表示缓冲区满，资源暂不可用；每从缓冲区中读出一个单元，将信号量的值自动加1，如果信号量的值为256，则表示缓冲区中没有内容，不可读。信号量事件控制块示意图人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/84信号量管理人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/85OSSemCreate()用来创建信号量OS_EVENT *OSSemCreate

(INT16U

cnt)阻塞方式获取信号量void OSSemPend

(OS_EVENT

*pevent,

INT16U

timeout,

INT8U

*err)非阻塞方式获取信号量INT16U OSSemAccept

(OS_EVENT

*pevent)信号量管理人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/86释放信号量INT8U OSSemPost

(OS_EVENT

*pevent)删除信号量OS_EVENT *OSSemDel

(OS_EVENT

*pevent,

INT8U

opt,

INT8U

*err)查询信号量信息INT8U OSSemQuery

(OS_EVENT

*pevent,

OS_SEM_DATA

*p_sem_data)信号量实现生产-消费问题应用实例人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/87生产消费问题是一个经典的数学问题，要求生产者－消费者在固定的仓库空间条件下，生产者每生产一个产品将占用一个仓库空间，生产者生产的产品库存不能越过仓库的存储量，消费者每消费一个产品将增加一个仓库空间，消费者在仓库产品为

0时不能再消费。信号量应用人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/88对于生产者来说，其需要申请的资源为仓库中的剩余空间，因此，生产者在生产一个产品前，申请sem_produce信号量，当此信号量的值大于0，即有可用空间，将生产产品，并将sem_produce的值减去1（因为占用了一个空间）；同时，当其生产一个产品后，当前仓库的产品数量增加1，需要将sem_custom信号量自动加1。对于消费者来说，其需要申请的资源为仓库中的产品，因此，消费者在消费一个产品前，将申请sem_custom信号量，当此信号量的值大于0时，即有可用产品，将消费一个产品，并将sem_custom信号量的值减去（因为消费了一个产品），同时，当消费一个产品，当前仓库的剩余空间增加1，需要将sem_produce信号量自动加1。第6章

µCOS-II任务间单事件同步12任务同步机制：信号量互斥事件管理机制：互斥锁互斥锁与优先级反转人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/810其基本流程如下：人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/811C任务首先被创建，并申请一个互斥锁事件，开始执行；某外部中断使任务A就绪，因A的优先级高于C，因此暂停C转而执行A；A在执行过程中需要申请互斥锁，但因互斥锁被C占用，A只能暂停转而再次执行C；C在继续执行过程中，因外部中断使任务B就绪，B因优先级高于C而得以抢占

CPU，B不需要互斥锁资源；B执行完成后转而继续执行C，直到C执行完成后，才继续执行A。由以上可以看出，A较B早就绪，A优先级高于B，但A较B后执行完成，相当于B的优先级高于，此即优先级反转现象。如何避免优先级反转的问题人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/812流程如下人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/813（1）C任务首先被创建，并申请一个互斥锁事件，开始执行。（2）因某个中断服务程序致使任务A得以继续执行，A在执行过程中需要申请 互斥锁，但因互斥锁被任务占用也不能获得。（3）在A试图抢占互斥锁资源时，由操作系统主动将该互斥锁的拥有者（任务

C）的优先级暂时提到到高于所有欲申请该互斥的任务的优先级，即使C任务的 优先级暂时高于A。（4）在A继续执行过程中，因某个中断服务程序致使任务B就绪，但因B的优先 级低于C提升的优先级，从而无法抢占到CPU，任务C得以继续执行；（5）任务C执行完成，A获取该互斥锁，因A的优先级高于B，故A得以继续执 行直到执行完成。（6）任务B得以继续执行。需要说明的问题人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/814由以上可以看出，低优先级的任务B较高优先级的任务先执行完成。另外，在占有某个互斥锁事件时，任何任务都不能阻塞的等待其它任何事件，否则会造成死锁，例如任务A和任务B分别申请到一个互斥锁，而还将申请对方占有的互斥锁，但两者都不释放自己占有的互斥锁，从而造成死锁。互斥锁事件控制块人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/815互斥锁管理人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/816创建互斥锁对象OS_EVENT *OSMutexCreate

(INT8U

prio,

INT8U

*err)阻塞式获取互斥锁void OSMutexPend

(OS_EVENT

*pevent,

INT16U

timeout,

INT8U

*err)非阻塞式获取互斥锁INT8U OSMutexAccept

(OS_EVENT*pevent,

INT8U

*err)互斥锁管理人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/817释放互斥锁INT8U OSMutexPost

(OS_EVENT

*pevent)删除互斥锁OS_EVENT *OSMutexDel

(OS_EVENT

*pevent,

INT8U

opt,

INT8U

*err)获取互斥锁基本信息INT8U OSMutexQuery

(OS_EVENT

*pevent,

OS_MUTEX_DATA

*p_mutex_data)习题人民邮电出版社出版杨宗德编著2021/9/818