任务内嵌信号量API函数
我们一般使用信号量时都需要先创建一个信号量，不过在UCOSIII中每个任务都有自己的内嵌的信号量，这种功能不仅能够简化代码，而且比使用独立的信号量更有效。任务信号量是直接内嵌在UCOSIII中的，任务信号量相关代码在os_task.c中的。任务内嵌信号量相关函数如下表所示：
| 函数 | 说明 |
| OSTaskSemPend |
等待任务信号量
|
| OSTaskSemPendAbort | 取消等待任务信号量 |
| OSTaskSemPost | 发布任务信号量 |
| OSTaskSemSet | 强行设置任务信号量计数 |
等待任务信号量
等待任务内嵌信号量使用函数OSTaskSemPend()，OStaskSemPend()允许一个任务等待由其他任务或者ISR直接发送的信号，使用过程基本和独立的信号量相同，OSTaskSemPend()函数原型如下：
OS_SEM_CTR OSTaskSemPend (OS_TICK timeout, //指定等待互斥信号量的超时时间（时钟节拍数）
OS_OPT opt, //用于选择是否使用阻塞模式
CPU_TS *p_ts, //指向一个时间戳
OS_ERR *p_err)
{
OS_SEM_CTR ctr;
CPU_SR_ALLOC();
if (p_ts != (CPU_TS *)0) {
*p_ts = (CPU_TS )0; /* Initialize the returned timestamp */
}
CPU_CRITICAL_ENTER();
if (OSTCBCurPtr->SemCtr > (OS_SEM_CTR)0) { /* See if task already been signaled */
OSTCBCurPtr->SemCtr--;
ctr = OSTCBCurPtr->SemCtr;
if (p_ts != (CPU_TS *)0) {
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS;
}
CPU_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_NONE;
return (ctr);
}
if ((opt & OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING) != (OS_OPT)0) { /* Caller wants to block if not available? */
CPU_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK; /* No */
return ((OS_SEM_CTR)0);
} else { /* Yes */
if (OSSchedLockNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) { /* Can't pend when the scheduler is locked */
CPU_CRITICAL_EXIT();
*p_err = OS_ERR_SCHED_LOCKED;
return ((OS_SEM_CTR)0);
}
}
OS_CRITICAL_ENTER_CPU_CRITICAL_EXIT(); /* Lock the scheduler/re-enable interrupts */
OS_Pend((OS_PEND_DATA *)0, /* Block task pending on Signal */
(OS_PEND_OBJ *)0,
(OS_STATE )OS_TASK_PEND_ON_TASK_SEM,
(OS_TICK )timeout);
OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED();
OSSched(); /* Find next highest priority task ready to run */
CPU_CRITICAL_ENTER();
switch (OSTCBCurPtr->PendStatus) { /* See if we timed-out or aborted */
case OS_STATUS_PEND_OK:
if (p_ts != (CPU_TS *)0) {
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS;
}
*p_err = OS_ERR_NONE;
break;
case OS_STATUS_PEND_ABORT:
if (p_ts != (CPU_TS *)0) {
*p_ts = OSTCBCurPtr->TS;
}
*p_err = OS_ERR_PEND_ABORT; /* Indicate that we aborted */
break;
case OS_STATUS_PEND_TIMEOUT:
if (p_ts != (CPU_TS *)0) {
*p_ts = (CPU_TS )0;
}
*p_err = OS_ERR_TIMEOUT; /* Indicate that we didn't get event within TO */
break;
default:
*p_err = OS_ERR_STATUS_INVALID;
break;
}
ctr = OSTCBCurPtr->SemCtr;
CPU_CRITICAL_EXIT();
return (ctr);
}timeout：如果在指定的节拍数内没有收到信号量任务就会因为等待超时而恢复运行，如果timeout为0的话任务就会一直等待，直到收到信号量。
opt：用于选择是否使用阻塞模式，有两个选项可以选择。OS_OPT_PEND_BLOCKING：指定互斥信号量被占用时，任务挂起等待该互斥信号量；OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING：指定当互斥信号量被占用时，直接返回任务。
注意！当设置为OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING，是timeout参数就没有意义了，应该设置为0。
从参数列表上来看，其实任务内嵌信号量和一般的信号量、互斥信号量没有什么差别，也仅仅是少了一个参数。请求信号量、互斥信号量的参数列表中多了一个指向信号量控制块的成员变量。
那么任务内嵌信号量究竟在哪里呢？
我们在将任务管理的时候讲过，一个任务的几乎所有的属性都在它的任务控制块中（OS_TCB类型）。下面就是在其中截取的一些成员的定义：
struct os_tcb {
...
CPU_CHAR *NamePtr; /* Pointer to task name */
...
CPU_TS TS; /* Timestamp */
OS_SEM_CTR SemCtr; /* Task specific semaphore counter */
...
#if OS_CFG_DBG_EN > 0u
OS_TCB *DbgPrevPtr;
OS_TCB *DbgNextPtr;
CPU_CHAR *DbgNamePtr;
#endif
};很明显的就是，这些成员变量其实和信号量控制块的成员变量几乎都是一样的：
struct os_sem { /* Semaphore */
/* ------------------ GENERIC MEMBERS ------------------ */
OS_OBJ_TYPE Type; /* Should be set to OS_OBJ_TYPE_SEM */
CPU_CHAR *NamePtr; /* Pointer to Semaphore Name (NUL terminated ASCII) */
OS_PEND_LIST PendList; /* List of tasks waiting on semaphore */
#if OS_CFG_DBG_EN > 0u
OS_SEM *DbgPrevPtr;
OS_SEM *DbgNextPtr;
CPU_CHAR *DbgNamePtr;
#endif
/* ------------------ SPECIFIC MEMBERS ------------------ */
OS_SEM_CTR Ctr; //信号量当前的取值
CPU_TS TS;
};这就真相大白了。其实所谓的任务内嵌信号量，其实就是在每个任务的任务控制块中添加了一个信号量所需要的成员。
发布任务信号量
OSTaskSemPost()可以通过一个任务的内置信号量向某个任务发送一个信号量，函数原型如下：
OS_SEM_CTR OSTaskSemPost (OS_TCB *p_tcb, //指向要用信号通知的任务的TCB
OS_OPT opt, //用来指定是否进行任务调度操作
OS_ERR *p_err)
{
OS_SEM_CTR ctr;
CPU_TS ts;
ts = OS_TS_GET(); /* Get timestamp */
ctr = OS_TaskSemPost(p_tcb,
opt,
ts,
p_err);
return (ctr);
}
p_tcb：指向要用信号通知的任务的TCB，当设置为NULL的时候可以向自己发送信号量。
opt：用来指定是否进行任务调度操作，有两个选项可以选择。OS_OPT_POST_NONE：不指定特定的选项；OS_OPT_POST_NO_SCHED：禁止在本函数内执行任务调度操作。
注意：请求（等待）信号量，每个任务只能请求自己任务的任务信号量，不能请求其他任务的任务信号量。但是，发送信号量，每个任务可以向自己本身发送信号量，也可以向其他任务发送任务信号量。其实，在信号量请求函数中，也没有参数用来选择信号量的来源。
UCOSIII实际例程
任务内嵌信号量实验
例程要求：创建3个任务，任务start_task用于创建其他两个任务，任务task1_task主要用于扫描按键，当检测到KWY_UP按下以后就向任务task2_task发送一个任务信号量。任务task2_task请求任务信号量，当请求到任务信号量的时候就更新一次屏幕指定区域的背景颜色。
例子：
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "includes.h"
//UCOSIII中以下优先级用户程序不能使用，ALIENTEK
//将这些优先级分配给了UCOSIII的5个系统内部任务
//优先级0：中断服务服务管理任务 OS_IntQTask()
//优先级1：时钟节拍任务 OS_TickTask()
//优先级2：定时任务 OS_TmrTask()
//优先级OS_CFG_PRIO_MAX-2：统计任务 OS_StatTask()
//优先级OS_CFG_PRIO_MAX-1：空闲任务 OS_IdleTask()
//任务优先级
#define START_TASK_PRIO 3
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 128
//任务控制块
OS_TCB StartTaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
//任务函数
void start_task(void *p_arg);
//任务优先级
#define TASK1_TASK_PRIO 4
//任务堆栈大小
#define TASK1_STK_SIZE 128
//任务控制块
OS_TCB Task1_TaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK TASK1_TASK_STK[TASK1_STK_SIZE];
void task1_task(void *p_arg);
//任务优先级
#define TASK2_TASK_PRIO 5
//任务堆栈大小
#define TASK2_STK_SIZE 128
//任务控制块
OS_TCB Task2_TaskTCB;
//任务堆栈
CPU_STK TASK2_TASK_STK[TASK2_STK_SIZE];
void task2_task(void *p_arg);
//LCD刷屏时使用的颜色
int lcd_discolor[14]={ WHITE, BLACK, BLUE, BRED,
GRED, GBLUE, RED, MAGENTA,
GREEN, CYAN, YELLOW,BROWN,
BRRED, GRAY };
int main(void) //主函数
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
delay_init(); //时钟初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断分组配置
uart_init(115200); //串口初始化
LED_Init(); //LED初始化
LCD_Init(); //LCD初始化
KEY_Init(); //按键初始化
POINT_COLOR = RED;
LCD_ShowString(30,10,200,16,16,"ALIENTEK STM32F1");
LCD_ShowString(30,30,200,16,16,"UCOSIII Examp 10-6");
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"TaskSem Sync");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"2015/5/20");
POINT_COLOR = BLACK;
LCD_DrawRectangle(5,110,234,314);
LCD_DrawLine(5,130,234,130);
POINT_COLOR = RED;
LCD_ShowString(30,111,200,16,16,"Task_Sem Value: 0");
POINT_COLOR = BLUE;
OSInit(&err); //初始化UCOSIII
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
//创建开始任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&StartTaskTCB, //任务控制块
(CPU_CHAR * )"start task", //任务名字
(OS_TASK_PTR )start_task, //任务函数
(void * )0, //传递给任务函数的参数
(OS_PRIO )START_TASK_PRIO, //任务优先级
(CPU_STK * )&START_TASK_STK[0], //任务堆栈基地址
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10, //任务堆栈深度限位
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE, //任务堆栈大小
(OS_MSG_QTY )0, //任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息
(OS_TICK )0, //当使能时间片轮转时的时间片长度，为0时为默认长度，
(void * )0, //用户补充的存储区
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, //任务选项
(OS_ERR * )&err); //存放该函数错误时的返回值
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区
OSStart(&err); //开启UCOSIII
}
void start_task(void *p_arg) //开始任务函数
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Task1_TaskTCB, //创建TASK1任务
(CPU_CHAR * )"Task1 task",
(OS_TASK_PTR )task1_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )TASK1_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&TASK1_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Task2_TaskTCB, //创建TASK2任务
(CPU_CHAR * )"Task2 task",
(OS_TASK_PTR )task2_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )TASK2_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&TASK2_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)TASK2_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区
OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err); //删除start_task任务自身
}
void task1_task(void *p_arg) //任务1的任务函数
{
u8 key;
u8 num;
OS_ERR err;
while(1)
{
key = KEY_Scan(0); //扫描按键
if(key==WKUP_PRES)
{
OSTaskSemPost(&Task2_TaskTCB,OS_OPT_POST_NONE,&err); //使用系统内建信号量向任务task2发送信号量
LCD_ShowxNum(150,111,Task2_TaskTCB.SemCtr,3,16,0); //显示信号量值
}
num++;
if(num==50)
{
num=0;
LED0=~LED0;
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时10ms
}
}
void task2_task(void *p_arg) //任务2的任务函数
{
u8 num;
OS_ERR err;
while(1)
{
OSTaskSemPend(0,OS_OPT_PEND_BLOCKING,0,&err); //请求任务内建的信号量
num++;
LCD_ShowxNum(150,111,Task2_TaskTCB.SemCtr,3,16,0); //显示任务内建信号量值
LCD_Fill(6,131,233,313,lcd_discolor[num%14]); //刷屏
LED1 = ~LED1;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时1s
}
}