FreeRTOS操作系统详解：信号量与任务调度

"FreeRTOS编程指南，由繁星电子开发团队制作，是一个轻量级操作系统，提供任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理等多种功能。FreeRTOS支持优先级调度和轮换调度算法，适应不同实时性和效率需求。内核可配置为可剥夺型或不可剥夺型。此外，FreeRTOS不限制系统任务数量，并提供了丰富的数据类型定义以及任务创建的API接口。" 在FreeRTOS中，信号量是实现任务间同步和资源管理的关键机制。以下是关于信号量使用的详细说明： 1. **创建计数型信号量**: 计数型信号量可以用于管理多个资源，其值可以递增或递减，当值大于0时，表示有可用资源。`xSemaphoreCreateCounting()`函数用于创建计数信号量，需要指定最大计数值和初始计数值。 2. **创建互斥锁信号量**: 互斥锁主要用于保护临界区，一次只有一个任务可以拥有锁。`xSemaphoreCreateMutex()`用于创建互斥锁。当一个任务持有锁时，其他试图获取锁的任务将被阻塞，直到锁被释放。 3. **创建递归互斥锁**: 递归互斥锁允许同一任务多次获取同一锁，只要任务在每次获取之前都能释放之前获取的锁。`xSemaphoreCreateRecursiveMutex()`函数用于创建这种类型的锁。 4. **获取信号量**: 任务通过调用`xSemaphoreTake()`函数尝试获取信号量。如果信号量可用，函数会立即返回，否则任务会被挂起，等待信号量变得可用。 5. **递归获取互斥锁信号量**: 对于递归互斥锁，任务可以调用`xSemaphoreTakeRecursive()`来获取锁，即使它已经拥有该锁。每次成功获取都会增加锁的递归计数。 6. **释放信号量**: 使用`xSemaphoreGive()`函数释放信号量，将信号量的计数加1，可能唤醒等待该信号量的任务。 7. **释放互斥锁信号量**: 对于递归互斥锁，应使用`xSemaphoreGiveRecursive()`来递减锁的递归计数。只有当递归计数回到0时，锁才真正被释放。 8. **从中断释放一个信号量**: 当需要在中断服务程序中释放信号量时，使用`xSemaphoreGiveFromISR()`。这必须谨慎操作，因为中断服务程序不能阻塞或挂起任务。 FreeRTOS还提供了其他功能，如任务的创建和管理。任务创建函数`xTaskCreate()`用于创建新任务，它需要任务的入口地址（函数指针）、任务名称、堆栈深度、传递给任务的参数、任务优先级和返回的任务句柄。任务可以通过`vTaskDelete()`函数删除，或者使用`vTaskSuspend()`和`vTaskResume()`暂停和恢复任务执行。 FreeRTOS的灵活性和强大功能使其成为嵌入式系统开发的理想选择，尤其是在需要复杂任务调度和资源管理的场合。了解并熟练使用这些机制对于开发高效、可靠的实时系统至关重要。