1.寫(xiě)在前面：

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本文章為《STM32MP157開(kāi)發(fā)教程之FreeRTOS操作系統(tǒng)篇》系列中的一篇，筆者使用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)為華清遠(yuǎn)見(jiàn)FS-MP1A開(kāi)發(fā)板（STM32MP157開(kāi)發(fā)板）。stm32mp157是ARM雙核，2個(gè)A7核，1個(gè)M4核，A7核上可以跑Linux操作系統(tǒng)，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，STM32MP157開(kāi)發(fā)板所以既可以學(xué)嵌入式linux，也可以學(xué)stm32單片機(jī)。

針對(duì)FS-MP1A開(kāi)發(fā)板，除了FreeRTOS操作系統(tǒng)篇外，還包括其他多系列教程，包括Cortex-A7開(kāi)發(fā)篇、Cortex-M4開(kāi)發(fā)篇、擴(kuò)展板驅(qū)動(dòng)移植篇、Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)篇、Linux系統(tǒng)移植篇、Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)篇、硬件設(shè)計(jì)篇、人工智能機(jī)器視覺(jué)篇、Qt應(yīng)用編程篇、Qt綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)篇等。歡迎關(guān)注，更多stm32mp157開(kāi)發(fā)教程及視頻，可加技術(shù)交流Q群459754978，感謝關(guān)注。

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2.FreeRTOS 二值信號(hào)量

2.1二值信號(hào)量簡(jiǎn)介

信號(hào)量實(shí)際上就是一個(gè)值，這個(gè)值被用來(lái)解決臨界區(qū)問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)程在多處理器環(huán)境下的進(jìn)程同步。
其中，兩個(gè)最重要的信號(hào)量為二進(jìn)制信號(hào)量和計(jì)數(shù)信號(hào)量，計(jì)數(shù)信號(hào)量可以表示為非負(fù)的整數(shù)而二進(jìn)制信號(hào)量只存在0和1兩個(gè)值。

二值信號(hào)量通常用于互斥訪問(wèn)或同步，二值信號(hào)量和互斥信號(hào)量非常類似，但是還是有一些細(xì)微的差別，互斥信號(hào)量擁有優(yōu)先級(jí)繼承機(jī)制，二值信號(hào)量沒(méi)有優(yōu)先級(jí)繼承。因此二值信號(hào)量更適合用于同步(任務(wù)與任務(wù)或任務(wù)與中斷的同步)，

2.2二值信號(hào)量函數(shù)

2.2.1 創(chuàng)建信號(hào)量

對(duì)于二值信號(hào)量，若想使用，必須先創(chuàng)建二值信號(hào)量，在新版FreeRTOS中，一般使用xSemaphoreCreateBinary()函數(shù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建二值信號(hào)量。此函數(shù)是個(gè)宏，具體創(chuàng)建工程是由函數(shù)xQueueGenericCreate()完成。其函數(shù)原型如下：

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary(void)

參數(shù)： 無(wú)

返回值：

NULL：二值信號(hào)量創(chuàng)建失敗

其他值：創(chuàng)建成功的二值信號(hào)量的句柄

2.2.2 釋放信號(hào)量

釋放信號(hào)量的函數(shù)有兩個(gè)，分別如下：

任務(wù)級(jí)信號(hào)量釋放函數(shù) xSemaphoreGive()，此函數(shù)是個(gè)宏，可以用于釋放二值信號(hào)量、計(jì)數(shù)型信號(hào)量或互斥信號(hào)量，其函數(shù)原型如下：

BaseType_t xSemaphoreGive(xSemaphore)

參數(shù)：

xSemaphore：要釋放的信號(hào)量句柄

返回值：

PdPASS：釋放信號(hào)量成功

PdQUEUE_FULL：釋放信號(hào)量失敗

中斷級(jí)信號(hào)量釋放函數(shù) xSemaphoreGiveFromISR()，此函數(shù)也是個(gè)宏，只能用來(lái)釋放二值信號(hào)量和計(jì)數(shù)型信號(hào)量，其函數(shù)原型如下：

BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,

BaseType_t* pxHigherPriorityTaskWoken)

參數(shù)：

xSemaphore：要釋放的信號(hào)量句柄

pxHigherPriorityTaskWoken：標(biāo)記退出此函數(shù)以后是否進(jìn)行任務(wù)切換

返回值：

PdPASS：釋放信號(hào)量成功

PdQUEUE_FULL：釋放信號(hào)量失敗

2.2.3 獲取信號(hào)量

獲取信號(hào)量的函數(shù)也有兩個(gè)，分別如下：

任務(wù)級(jí)信號(hào)量獲取函數(shù)xSemaphoreTake()，此函數(shù)也是個(gè)宏，可以獲取二值信號(hào)量、計(jì)數(shù)型信號(hào)量和互斥信號(hào)量，其函數(shù)原型如下：

BaseType_t xSemaphoreTake(SemaphoreHandle_t xSemaphore,

TickType_t xBlockTime)

參數(shù)：

xSemaphore：要獲取的信號(hào)量句柄

xBlockTime：阻塞時(shí)間

返回值：

pdTRUE：獲取信號(hào)量成功

pdFALSE：超時(shí)，獲取信號(hào)量失敗

中斷級(jí)信號(hào)量獲取函數(shù) xSemaphoreTakeFromISR()，此函數(shù)也是個(gè)宏，只能獲取二值信號(hào)量和計(jì)數(shù)型信號(hào)量，其函數(shù)原型如下：

BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,

BaseType_t* pxHigherPriorityTaskWoken)

參數(shù)：

xSemaphore：要獲取的信號(hào)量句柄

pxHigherPriorityTaskWoken：標(biāo)記退出此函數(shù)以后是否進(jìn)行任務(wù)切換

返回值：

PdPASS：獲取信號(hào)量成功

pdFALSE：獲取信號(hào)量失敗

2.3操作實(shí)驗(yàn)

2.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

二值信號(hào)量可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)與任務(wù)之間或者任務(wù)與中斷之間的同步，在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)按鍵中斷來(lái)控制LED燈的亮滅來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)與中斷之間的同步。

在本實(shí)驗(yàn)中，共創(chuàng)建了兩個(gè)任務(wù)，其中一個(gè)任務(wù)每隔一秒讓LED3電平翻轉(zhuǎn)，來(lái)表示程序可以正常運(yùn)行，另外一個(gè)任務(wù)根據(jù)中斷中傳來(lái)的指令來(lái)控制不同LED燈的亮滅。

當(dāng)按鍵按下時(shí)，進(jìn)入中斷，在中斷中同時(shí)同時(shí)釋放二值信號(hào)量，任務(wù)StartTask02()會(huì)一直嘗試獲取二值信號(hào)量，當(dāng)獲取到信號(hào)量后就會(huì)根據(jù)中斷中的指令進(jìn)而控制不同的LED燈發(fā)生亮滅。

任務(wù)及其功能如下：

StartDefaultTask()：控制LED3閃爍，提示系統(tǒng)正在運(yùn)行。

StartTask02()：進(jìn)行指令處理，根據(jù)接收的指令控制不同的LED燈。

2.3.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程與分析

首先，根據(jù)之前幾章內(nèi)容配置好KEY、UART4、LED燈，切換到中間件“Middleware”的“FREERTOS”，默認(rèn)自動(dòng)勾選給M4了，然后接口“Interface”選擇“CMSIS_V2”。初次接觸，下面的參數(shù)大部分默認(rèn)即可，為了運(yùn)行其它任務(wù)，這里需要切換到“Tasks and Queues”標(biāo)簽，可以看到默認(rèn)有個(gè)“defaultTask”任務(wù)，我們?cè)冱c(diǎn)擊“Add”再新增一個(gè)任務(wù)，如所示。

隨后生成初始化代碼，會(huì)彈出Systick被FreeRTOS占用，建議HAL庫(kù)時(shí)鐘基準(zhǔn)源換成其它。之后FreeRTOS實(shí)驗(yàn)?zāi)J(rèn)為此配置。

上述為新建工程配置過(guò)程，可參考12.3.2章節(jié)進(jìn)行導(dǎo)入已有工程，工程存放路徑【華清遠(yuǎn)見(jiàn)-FS-MP1A開(kāi)發(fā)資料\02-程序源碼\ARM體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)\FreeRTOS\1_FS-MP1A-FreeRTOS】

生成代碼后，找到“main.c”，結(jié)尾部分會(huì)有兩個(gè)任務(wù)函數(shù)，分別是“StartDefaultTask()”和“StartTask02()”。兩個(gè)任務(wù)宏觀看同時(shí)、獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。在“StartDefaultTask()”實(shí)現(xiàn)LED3每隔一秒閃爍，在“StartTask02()”中實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同的指令控制不同LED燈亮滅。

在本次實(shí)驗(yàn)中，釋放信號(hào)量在中斷中進(jìn)行，每進(jìn)行一次按鍵按下，就釋放一次信號(hào)量。在StartTask02任務(wù)中循環(huán)檢測(cè)信號(hào)量，當(dāng)在中斷中釋放信號(hào)量以后，便可以獲取到信號(hào)量，然后根據(jù)指令進(jìn)行控制，按鍵1或按鍵2按下時(shí)，分別控制LED1或LED2點(diǎn)亮，按鍵3按下時(shí)，控制LED1和LED2熄滅。