原文地址：http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/43456985

0.前言

    在嵌入式作業系統中互斥型訊號量是任務間資源保護的重要手段。下面結合一個具體例子說明FreeRTOS中的互斥型訊號量如何使用。

1.基本說明     互斥型訊號量的使用方法如圖1所示。在多數情況下，互斥型訊號量和二值型訊號非常相似，但是從功能上二值型訊號量用於同步，而互斥型訊號量用於資源保護。互斥型訊號量和二值型訊號量還有一個最大的區別，互斥型訊號量可以有效解決優先順序反轉現象。
圖1 互斥型訊號量使用方法 （1）互斥訊號量的簡介 在互斥訪問中互斥訊號量相當於一個鑰匙，當任務想要使用資源的時候就必須先獲得這個鑰匙，當使用完資源以後就必須歸還這個鑰匙，這樣其他的任務就可以拿著這個鑰匙去使用資源. （2）優先順序繼承 當一個互斥訊號量正在被一個低優先順序的任務使用，而此時有個高優先順序的任務也嘗試獲取這個這個互斥訊號量的話就會被阻塞。不過這個高優先順序的任務會將低優先順序的任務的優先順序提升到與自己相同優先順序，這個過程就是優先順序繼承。 優先順序繼承儘可能降低了高優先順序任務處於阻塞態的時間，並將已經出現的“優先順序翻轉的影響降低到最低. （3）互斥訊號量不能用在中斷服務函式中，原因如下： 互斥訊號量具有優先順序繼承機制，所以只能用在任務中，不能用在中斷服務函式中。 中斷服務函式中不能因為要等待互斥訊號量而設定阻塞時間進入阻塞態。 （4）二值訊號量 與 互斥訊號量的區別 互斥訊號量擁有優先順序繼承機制，二值訊號量沒有優先順序繼承機制

二值訊號量更加適合用於任務同步，互斥訊號量更加適合用於互斥訪問

2.參考程式碼

    本例具有兩個任務，兩個任務都試圖通過串列埠列印內容，此時串列埠就好比一個“資源”，某個任務使用串列埠資源時必須保護該資源，使用完串列埠之後在釋放資源。保護和釋放動作便對應互斥型訊號量的兩個基本操作，xSemaphoreTake和xSemaphoreGive。     【程式碼】

/* Standard includes. */
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* Scheduler includes. */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"

/* Library includes. */
#include "stm32f10x.h"

#define LED0_ON()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
#define LED0_OFF()  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

static void Setup(void);
void TaskA( void *pvParameters );
void TaskB( void *pvParameters );

void LedInit(void);
void UART1Init(void);

/* 互斥訊號量控制代碼 */
SemaphoreHandle_t xSemaphore = NULL;

int main(void)
{
    /* 初始化硬體平臺 */
    Setup();
    /* 建立互斥訊號量 */
    xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();
    /* 建立任務 */
    xTaskCreate( TaskA, "TaskA", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+3, NULL );
    xTaskCreate( TaskB, "TaskB", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+4, NULL );
    /* 啟動OS */
    vTaskStartScheduler();
    
    return 0;
}

void TaskA( void *pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        xSemaphoreTake( xSemaphore, portMAX_DELAY );
        {
            printf("Task A\r\n");
        }
        xSemaphoreGive( xSemaphore );
        vTaskDelay( 2000/portTICK_RATE_MS );
    }
}

void TaskB( void *pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        xSemaphoreTake( xSemaphore, portMAX_DELAY );
        {
            printf("Task B\r\n");
        }
        xSemaphoreGive( xSemaphore );
        vTaskDelay( 1000/portTICK_RATE_MS );
    }
}

static void Setup( void )
{
    LedInit();
    UART1Init();
}

void LedInit( void )
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
    /*LED0 @ GPIOB.5*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );    
}

void UART1Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    
    /* 第1步：開啟GPIO和USART時鐘 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    
    /* 第2步：將USART1 
 
[email protected]的GPIO配置為推輓複用模式 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    /* 第3步：將USART1 [email protected]的GPIO配置為浮空輸入模式 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    /* 第4步：配置USART1引數
    波特率   = 9600
    資料長度 = 8
    停止位   = 1
    校驗位   = No
    禁止硬體流控(即禁止RTS和CTS)
    使能接收和傳送
    */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    
    /* 第5步：使能 USART1， 配置完畢 */
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
    
    /* 清除傳送完成標誌 */
    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
    
    /* 使能USART1傳送中斷和接收中斷，並設定優先順序 */
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    // NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    /* 設定USART1 中斷優先順序 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = configLIBRARY_KERNEL_INTERRUPT_PRIORITY; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    /* 使能接收中斷 */
    // USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); 
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    /* 寫一個位元組到USART1 */
    USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
    /* 等待發送結束 */
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
    {}
    return ch;
}

3.簡單說明 SemaphoreHandle_t xSemaphore = NULL;     申明互斥型訊號量，在FreeRTOS中二值型訊號量和互斥型訊號量型別完全相同。 xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();     建立互斥型訊號量。 xSemaphoreTake( xSemaphore, portMAX_DELAY );     獲得資源的使用權，此處的等待時間為portMAX_DELAY（掛起最大時間），如果任務無法獲得資源的使用權，任務會處於掛起狀態。  xSemaphoreGive( xSemaphore );     釋放資源的使用權。 4.總結     互斥型訊號量和二值型訊號量使用方法相似，但二值型訊號量用於同步而互斥型訊號量用於資源保護。