应用场景：串口接收一个字符串比如 “{led1}” , 控制LED1翻转
通过判断标志位的方式会浪费CPU资源，采用二值信号量可以解决此问题
以下代码需要在任务中循环检测 flag 是否是 1，会无故浪费单片机资源，即使 USART_Task 什么事情都没有做，也会被单片机任务调度运行
下面是任务函数代码
/*
FreeRTOS任务：串口数据处理
*/
void USART_Task(void *pvParameters)
{
const TickType_t xDelay = 1000 / portTICK_PERIOD_MS;
while(1)
{
if(flag == 1) //判断串口是否接收到一帧数据
{
flag = 0; //清零flag
/*
串口数据处理
分割串口接收的字符串
分割出{
}之间的数据赋值给str
*/
/* 判断串口接收到的数据是否为led1 */
if(strcmp((const char*)str, "led1") == 0) //使用strcmp函数需要包含头文件 #include "string.h"
{
printf("LED反转\r\n");
GPIOC->ODR ^= (1<<13);
}
}
vTaskDelay(xDelay);
}
}
下面是串口代码
//串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t r;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断
{
if(USART1_RX_STA == 0)
{
r = USART1->DR; //读取接收到的数据
USART1_RX_BUF[LEN++] = r;
if(USART1_RX_STA == 0 && r == '}')
{
USART1_RX_STA = 1; //接受完毕
}
}
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE);
}
}
二值信号量可以在某个特殊的中断发生时，让任务解除阻塞，相当于让任务与中断
同步。这样就可以在同步任务中处理量大的工作，中断服务例程(ISR)中只是快速处理少部份工作。
通俗来说：
- 让任务在循环中判断某个标志是否满足条件，如果不满足则进入阻塞态等待该标志满足
- 在另一个中断函数里让该标志满足条件，继而再唤醒等待该标志位的任务，使任务进入就绪态
根据二值信号量的编程要求，需要用到以下几个函数（实际上是宏）
1. 创建二值信号量函数 vSemaphoreCreateBinary( xSemaphore )
需要传递一个信号量 xSemaphore 作为参数，要事先定义该信号量
#include "semphr.h" //注意要包含信号量的头文件哦
xSemaphoreHandle xSemaphore; //定义信号量（全局）
......
......
//在初始化函数中写入以下代码
/* 初始化二值信号量 */
vSemaphoreCreateBinary(xSemaphore); //在初始化函数中初始化信号量
/* 经过测试，初始化二值信号量后，默认信号量是满状态，可以先Take一下，把信号量清空 */
xSemaphoreTake(xSemaphore, 0);
2. 获取信号量函数 xSemaphoreTake( xSemaphore, xBlockTime )
(1) 在任务函数中获取该信号量
xSemaphoreTake 函数有两个参数，一个是要获取的信号量，一个是等待超时时间，
即没有获取到信号量时最多等待的时间。
(2) 阻塞时间是以系统心跳周期为单位的，所以绝对时间取决于系统心跳频率。
常量portTICK_RATE_MS（也就是 portTICK_PERIOD_MS：RTOS系统节拍中断的频率）
可以用来把心跳时间单位转换为毫秒时间单位。
(3) 如果把 xTicksToWait 设置为 portMAX_DELAY ，并且在FreeRTOSConig.h 中
设定 INCLUDE_vTaskSuspend 为 1，那么阻塞等待将没有超时限制。
3. 给出信号量函数 xSemaphoreGive / xSemaphoreGiveFromISR ( xSemaphore )
(1) 在中断函数中给出信号量使用 xSemaphoreGiveFromISR 函数
中断外使用xSemaphoreGive函数即可，都只有一个参数，即信号量
(2) 给出信号量的时候， 会唤醒等待该信号量任务
(3) 如果有不止一个任务等待此信号量，则只会唤醒等待队列中的第一个任务
下面是任务函数写法（负责获取信号量，获取不到就进入阻塞态等待唤醒）
/*
FreeRTOS任务：串口数据处理
*/
void USART_Task(void *pvParameters)
{
const TickType_t xDelay = 1000 / portTICK_PERIOD_MS;
// const TickType_t xBlockTime = 6000 / portTICK_PERIOD_MS; //等待信号量时间
BaseType_t result; //获取信号量结果变量
char str[10]; //解析串口数据缓冲区
while(1)
{
/*
* portMAX_DELAY：表示没有超时限制，一直等，等到海枯石烂......
* 尝试获取信号量，如果没有获取到则进入阻塞态
* 如果设置了超时时间，超时时间内获取到了信号量，则返回pdPASS，如果没有获取到，则返回pdFALSE
*/
result = xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);
printf("***********信号量测试***********\r\n");
if(result == pdPASS)
{
printf("获取到二值信号量！！！\r\n");
//截取串口数据
strncpy(str, (const char*)&USART1_RX_BUF[1], LEN-2);
printf("接收到 ： %s\r\n",str);
//判断是否是led1命令
if(strcmp((const char*)str, "led1") == 0)
{
printf("LED反转\r\n");
GPIOC->ODR ^= (1<<13);
}
//清空串口配置变量
memset(USART1_RX_BUF, 0, USART1_REC_LEN);
USART1_RX_STA = 0;
LEN = 0;
}
vTaskDelay(xDelay);
}
}
下面是串口中断代码（负责给信号量）
//串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t r;
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断
{
//如果没有接收完毕
if(USART1_RX_STA == 0)
{
r = USART1->DR; //读取接收到的数据
USART1_RX_BUF[LEN++] = r;
//如果接收到帧尾 '}'
if(USART1_RX_STA == 0 && r == '}')
USART1_RX_STA = 1; //接收完毕
}
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE); //清除接收标志位
}
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)//空闲中断
{
printf("空闲中断,接收完毕\r\n");
r = USART1->SR; //串口空闲中断的中断标志只能通过先读SR寄存器，再读DR寄存器清除！
r = USART1->DR;
//给出二值信号量，唤醒串口数据处理任务
xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); //如果需要的话进行一次任务切换
}
补充：如果被唤醒的阻塞任务的优先级高于当前任务的优先级 – 强制进行一次任务切换，以确保中断直接返回到解出阻塞的任务(优选级更高)
可以看到串口助手发送 {led1} 后，串口数据处理任务被唤醒并执行任务，使得LED翻转