嵌入式操作系統(tǒng)原理：第5章 信號量集

信號量集5.1信號量集的結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中，任務(wù)常常需要于多個事件同步，即根據(jù)多個信號量組合作用的結(jié)果來決定任務(wù)的運行方式。信號量集所能管理的信號量一般都是二值信號。請求信號量集的任務(wù)得以繼續(xù)運行的條件與所請求的信號量之間有兩種邏輯關(guān)系：AND和OR。uC/OS-II的信號量集由兩部分組成：標(biāo)識組：其中存放了信號量集中的所有信號。等待任務(wù)鏈表：表中的每個節(jié)點都對應(yīng)一個正在等待信號量集的等待任務(wù)。AND/OR發(fā)信號的任務(wù)請求信號的任務(wù)…………圖5-1信號量集示意圖5.1.2等待任務(wù)鏈表信號量集采用一個雙向鏈表來組織等待任務(wù)，每一個等待任務(wù)都是該鏈表中的一個節(jié)點(OS_FLAG_NODE)。標(biāo)志組OS_FLAG_GRP的成員OSFlagWaitList就指向了信號量集的這個等待任務(wù)鏈表。typedefstruct{ void*OSFlagNodeNext; //指向下一個節(jié)點的指針

void*OSFlagNodePrev; //指向前一個節(jié)點的指針

void*OSFlagNodeTCB; //指向?qū)?yīng)任務(wù)的任務(wù)控制塊的指針

void*OSFlagNodeFlagGrp; //反向指向信號量集的指針

OS_FLAGSOSFlagNodeFlags; //信號過濾器

INT8UOSFlagNodeWaitType; //定義邏輯運算關(guān)系的數(shù)據(jù)}OS_FLAG_NODE;5.1.2等待任務(wù)鏈表(續(xù))常數(shù)信號有效狀態(tài)等待任務(wù)的就緒條件OS_FLAG_WAIT_CLR_ALL或OS_FLAG_WAIT_CLR_AND0信號全部有效（全0）OS_FLAG_WAIT_CLR_ANY或OS_FLAG_WAIT_CLR_OR0信號有1個或1個以上有效（有0）OS_FLAG_WAIT_SET_ALL或OS_FLAG_WAIT_SET_AND1信號全部有效（全1）OS_FLAG_WAIT_SET_ANY或OS_FLAG_WAIT_SET_OR1信號有1個或1個以上有效（有1）表5-1定義信號的有效狀態(tài)及等待任務(wù)與信號之間的邏輯關(guān)系的常數(shù)OSFlagNodeNextOSFlagNodePrevOSFlagNodeTCBOSFlagNodeFlagGrp10010001OS_FLAG_WAIT_CLR_ALL指向下一個節(jié)點指向前一個節(jié)點OSFlagNodeFlags回指OS_FLAG_GRP結(jié)構(gòu)指向等待任務(wù)的TCBOSFlagNodeWaitType圖6-4信號量集等待任務(wù)鏈表的一個節(jié)點成員OSFlagNodeFlags相當(dāng)于一個過濾器，利用它可把請求任務(wù)需要的信號篩選出來，而把其余信號屏蔽掉。節(jié)點成員OSFlagNodeTCB是指向等待任務(wù)TCB的指針，信號量集的等待任務(wù)鏈表通過這個指針把鏈表結(jié)點與等待任務(wù)關(guān)聯(lián)了起來。節(jié)點成員OSFlagNodeFlagGrp是一個反向指向信號量集標(biāo)志組的指針，是在等待任務(wù)鏈表中刪除一個節(jié)點或添加一個節(jié)點時用到的指針。等待的任務(wù)，只有在所需要的信號有效且滿足指定的邏輯關(guān)系時，才能由等待狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)。這個邏輯關(guān)系可以通過給結(jié)構(gòu)OS_FLAG_NODE中的成員OSFlagNodeWaitType賦值的方法來制定，這個值可以是表6-1所例舉的4個常數(shù)之一。5.1.2等待任務(wù)鏈表(續(xù))AND/OR？0/1？1/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/01/0發(fā)送信號量集的任務(wù)OSFlagFlags請求信號量集的任務(wù)OSFlagNodeFlagsOSFlagNodeWaitType圖5-5信號量集對信號的邏輯運算及控制信號量集用OSFlagFlags來記錄信號用OSFlagNodeFlags來篩選信號用OSFlagNodeWaitType來控制信號的有效狀態(tài)和信號量集有效之間的邏輯關(guān)系5.1.2等待任務(wù)鏈表(續(xù))OSFlagNodeFlagGrpOSFlagNodeNextOSFlagNodePrevOSFlagNodeTCBOSFlagNodeFlagsOSFlagNodeWaiteTypeOSFlagNodeFlagGrpOSFlagNodeNextOSFlagNodePrevOSFlagNodeTCBOSFlagNodeFlagsOSFlagNodeWaiteTypeOSFlagNodeFlagGrpOSFlagNodeNextOSFlagNodePrevOSFlagNodeTCBOSFlagNodeFlagsOSFlagNodeWaiteTypeOSTCBFlagNode……OSTCBFlagNode……OSTCBFlagNode……OS_TCBOS_TCBOS_TCB圖5-6信號量集結(jié)構(gòu)圖OSFlagTypeOSFlagWaitListOSFlagFlags00等待任務(wù)鏈表標(biāo)志組把等待任務(wù)鏈表的節(jié)點鏈接起來就形成了等待任務(wù)鏈表。在等待任務(wù)鏈表的基礎(chǔ)上，再加上標(biāo)志組和各個節(jié)點對應(yīng)的任務(wù)控制塊就形成了整個的信號量集。5.1.3對等待任務(wù)鏈表的操作uC/OS-II定義了兩個對等待任務(wù)鏈表的基本操作：添加節(jié)點和刪除節(jié)點，以供對信號量集操作的函數(shù)調(diào)用。給等待任務(wù)鏈表添加節(jié)點的函數(shù)為OS_FlagBlock()，這個函數(shù)將在請求信號量集函數(shù)OSFlagPend()中被調(diào)用。原型如下：staticvoidOS_FlagBlock( OS_FLAG_GRP*pgrp, //信號量集指針 OS_FLAG_NODE*pnode, //待添加的等待任務(wù)結(jié)點指針 OS_FLAGSflags, //指定等待信號的數(shù)據(jù) INT8Uwait_type, //信號與等待任務(wù)之間的邏輯 INT16Utimeout //等待時限);從等待任務(wù)鏈表中刪除節(jié)點的函數(shù)為OS_FlagUnlink()，個函數(shù)將在發(fā)送信號量集函數(shù)OSFlagPost()中被調(diào)用。原型如下：

voidOS_FlagUnlink(OS_FLAG_NODE*pnode);5.2.2請求信號量集任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagPend()來請求一個信號量集，該函數(shù)原型如下：OS_FLAGSOSFlagPend( OS_FLAG_GRP*pgrp, //所請求的信號量集指針 OS_FLAGSflags, //濾波器 INT8Uwait_type, //邏輯運算類型 INT16Utimeout, //等待時限 INT8U*err //錯誤信息 );任務(wù)也可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagAccept()無等待的請求一個信號量集：OS_FLAGSOSFlagAccept( OS_FLAG_GRP*pgrp, //所請求的信號量集指針 OS_FLAGSflags, //請求的信號 INT8Uwait_type, //任務(wù)就緒與信號之間的邏輯關(guān)系 INT8U*err //錯誤信息);函數(shù)參數(shù)flags是用來給等待任務(wù)鏈表節(jié)點成員OSFlagNodeFlags賦值的，參數(shù)wait_type應(yīng)該是表6-2所例舉的4個常數(shù)之一。函數(shù)調(diào)用成功后，將返回標(biāo)志組成員OSFlagFlags的值。5.2.3向信號量集發(fā)信號任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagPost()向信號量集發(fā)信號，該函數(shù)原型如下：OS_FLAGSOSFlagPost( OS_FLAG_GRP*pgrp, //信號量集指針 OS_FLAGSflags, //選擇所要發(fā)送的信號 INT8Uwait_type, //信號有效的選項 INT8U*err //錯誤信息 );例如，要對信號量集FlagPtr發(fā)信號，待發(fā)送的信號為OSFlagFlags中的第0位和第3位，并且是要把他們置1，則調(diào)用時的代碼如下：OS_FLAGSOSFlagPost( FlagPtr, //信號量集指針 (OS_FLAGS)9, //選擇所要發(fā)送的信號 OS_FLAG_SET, //信號有效的選項 &err //錯誤信息 );所謂任務(wù)向信號量集發(fā)信號，就是對信號量集標(biāo)志組中的信號進(jìn)行設(shè)置1或0的操作。至于對信號量集的哪些信號進(jìn)行操作，由函數(shù)中的參數(shù)flags來指定，對指定的信號置1還是置0，由函數(shù)中的參數(shù)opt來指定。例程5-1：設(shè)計一個有3個任務(wù)的應(yīng)用程序，這3個任務(wù)分別叫做MyTask、YouTask和HerTask。要求任務(wù)YouTask發(fā)送一個信號，任務(wù)HerTask發(fā)送一個信號，當(dāng)這兩個任務(wù)都發(fā)了信號之后，MyTask才能運行。例程5-2：把例5-1中的任務(wù)MyTask調(diào)用的請求信號量集函數(shù)OSFlagPend()改為無等待請求函數(shù)OSFlagAccept()，運行該程序，觀察運行結(jié)果并與例6-1的運行結(jié)果進(jìn)行比較。5.2.4查詢信號量集的狀態(tài)任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagQuery()可以查詢信號量集的狀態(tài)，函數(shù)返回值為被查詢信號量集標(biāo)志組的成員OSFlagFlags。該函數(shù)原型如下：OS_FLAGSOSFlagQuery( OS_FLAG_GRP*pgrp, //待查詢的信號量集的指針 INT8U*err //錯誤信息 );例程5-3：修改例5-2應(yīng)用程序，使任務(wù)MyTask可以根據(jù)信號的不同狀態(tài)實現(xiàn)不同的功能。5.2.5刪除信號量集任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagDel()可以刪除信號量集。該函數(shù)原型如下：OS_FLAGS*OSFlagDel( OS_