如何在 Freertos系统下定义和使用条件变量

在FreeRTOS（实时操作系统）环境下，条件变量是一种同步机制，用于线程之间的通信。它们允许一个线程等待另一个线程执行特定操作后通知它。以下是定义和使用条件变量的基本步骤：

1. **包含头文件**:
首先，在需要使用条件变量的.c文件中，包含` FreeRTOS/queue.h`头文件。

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h" // FreeRTOS 使用的是信号量（Semaphore），而条件变量通常基于信号量实现

2. **创建条件变量**:
使用 `xCreateMutex()` 创建一个信号量作为条件变量的基础。然后，使用 `xCreateCountingSemaphore()` 或 `xSemaphoreCreateBinary()` 创建一个计数型信号量并关联到刚刚创建的锁上。

SemaphoreHandle_t mutex = xSemaphoreCreateMutex();
SemaphoreHandle_t condition_variable = xSemaphoreCreateCountingSemaphore(0);

这里的`0`表示初始计数为0，意味着开始时条件未满足。

3. **锁定/解锁**:
在需要对共享资源进行修改之前，线程需要获取信号量（即锁住mutex）。

vSemaphoreTake(mutex, portMAX_DELAY); // 等待获取互斥锁
// 管理共享资源...
vSemaphoreGive(mutex); // 释放互斥锁

4. **等待/唤醒**:
使用条件变量函数 `xSemaphoreTakeFromISR(condition_variable, portMAX_DELAY)` 或 `xSemaphoreTake(condition_variable, timeout)`, 线程会阻塞直到其他线程通过 `xSemaphoreGiveFromISR()` 或 `xSemaphoreGive(condition_variable)` 唤醒它。这里，`timeout` 可选，如果不设置则默认无限等待。

if (xSemaphoreTakeFromISR(condition_variable, portMAX_DELAY) != pdTRUE)
{
    // 线程被中断处理程序唤醒
}

5. **中断安全操作**:
因为FreeRTOS的异步事件可能导致任务在等待条件变量期间被打断，所以唤醒操作通常需要在中断上下文中完成。

6. **清理**:
当不再需要条件变量时，记得释放它们以避免内存泄漏。

vSemaphoreDelete(mutex);
vSemaphoreDelete(condition_variable);