RTOS-RTX分析系列之信号量

简介

关键结构

信号量就是说白了就是一个计数器，发送一次tokens就加1，wait一次tokens就减1，如果wait时tokens为0，那就阻塞等待：

typedef struct OS_SCB {
  U8     cb_type;                 /* Control Block Type   固定为SCB */
  U8     mask;                    /* Semaphore token mask   没用到 */
  U16    tokens;                  /* Semaphore tokens   令牌数*/
  struct OS_TCB *p_lnk;           /* Chain of tasks waiting for tokens   被该信号量阻塞的任务链表*/
} *P_SCB;

关键实现

rt_sem_init

在创建一个信号量之前，必须先初始化一下，设置控制块类型和令牌数量：

void rt_sem_init (OS_ID semaphore, U16 token_count) {
  /* Initialize a semaphore */
  P_SCB p_SCB = semaphore;

  p_SCB->cb_type = SCB;
  p_SCB->p_lnk  = NULL;
  p_SCB->tokens = token_count;//初始化令牌的数量
}

rt_sem_delete

信号量删除后，必须把等待该信号量所有的任务都加入就绪任务链表：

OS_RESULT rt_sem_delete (OS_ID semaphore) {
  /* Delete semaphore */
  P_SCB p_SCB = semaphore;
  P_TCB p_TCB;

  while (p_SCB->p_lnk != NULL) {//循环判断该信号量是否有任务等待
    /* A task is waiting for token */
    p_TCB = rt_get_first ((P_XCB)p_SCB);
    rt_ret_val(p_TCB, 0);
    rt_rmv_dly(p_TCB);
    p_TCB->state = READY;
    rt_put_prio (&os_rdy, p_TCB);//加入就绪任务链表
  }

  if (os_rdy.p_lnk && (os_rdy.p_lnk->prio > os_tsk.run->prio)) {//如果有更高优先级的任务进入就绪状态，就必须申请调度一次。
    /* preempt running task */
    rt_put_prio (&os_rdy, os_tsk.run);
    os_tsk.run->state = READY;
    rt_dispatch (NULL);
  }

  p_SCB->cb_type = 0;

  return (OS_R_OK);
}

rt_sem_send

只要发送一次信号量，就能引起一次任务调度：

OS_RESULT rt_sem_send (OS_ID semaphore) {
  /* Return a token to semaphore */
  P_SCB p_SCB = semaphore;
  P_TCB p_TCB;

  if (p_SCB->p_lnk != NULL) {//当前有任务在等待该信号量
    /* A task is waiting for token */
    p_TCB = rt_get_first ((P_XCB)p_SCB);
#ifdef __CMSIS_RTOS
    rt_ret_val(p_TCB, 1);//设置等待信号量任务的返回值为1
#else
    rt_ret_val(p_TCB, OS_R_SEM);
#endif
    rt_rmv_dly (p_TCB);//从延时任务链表移除该任务
    rt_dispatch (p_TCB);//申请一次调度
  }
  else {
    /* Store token. */
    p_SCB->tokens++;
  }
  return (OS_R_OK);
}

rt_sem_wait

信号量等待非常直白，有令牌我就直接返回，没有的话超时为0我也直接返回，如果都不是，那就老老实实等待：

OS_RESULT rt_sem_wait (OS_ID semaphore, U16 timeout) {
  /* Obtain a token; possibly wait for it */
  P_SCB p_SCB = semaphore;

  if (p_SCB->tokens) {//当前令牌足够，直接拿一个返回
    p_SCB->tokens--;
    return (OS_R_OK);
  }
  /* No token available: wait for one */
  if (timeout == 0) {//不想等待，那就直接返回，只不过返回值是OS_R_TMO
    return (OS_R_TMO);
  }
  if (p_SCB->p_lnk != NULL) {//如果有人也在等待这个信号量，那就排队
    rt_put_prio ((P_XCB)p_SCB, os_tsk.run);
  }
  else {//没人等待，那我就是排头兵
    p_SCB->p_lnk = os_tsk.run;
    os_tsk.run->p_lnk = NULL;
    os_tsk.run->p_rlnk = (P_TCB)p_SCB;
  }
  rt_block(timeout, WAIT_SEM);//安安静静的等待
  return (OS_R_TMO);
}

isr_sem_send

和事件一样，在中断中，都是先放进队列，然后在PendSV_Handler中断服务程序中执行：

void isr_sem_send (OS_ID semaphore) {
  /* Same function as "os_sem_send", but to be called by ISRs */
  P_SCB p_SCB = semaphore;

  rt_psq_enq (p_SCB, 0);
  rt_psh_req ();
}

刘伟强(Joinee)

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