vxworks系統學習----二進制信號量

1 信號量概念

在vxworks中使用信號量工具對互斥與任務同步進行操作。在wind內核中存在二進制信號量、互斥信號量及計

數信號量。互斥：當共享地址空間進行簡單的數據交換時，爲避免競爭需要對內存進行互鎖，即多個任務訪問共享內存時，體現出來的排它性。使用二進制信號量就可以很方便地實現互斥，當多個任務訪問共享資源時，對該資源設置一個信號量（相當於令牌），那麼拿到該令牌的任務就可以獨享該資源。

2 二進制信號量互斥實現說明與代碼模型參考

二進制信號量需要的系統開銷最小，因而特別適合於高性能的需求。

注意：
（1）互斥中的信號量與任務優先級的關係：任務的調度還是按照任務優先級進行，但是在使用內存的時候只有一個任務獲得信號量，也就是說還是按照任務優先級獲得信號量從而訪問資源。只有當前使用資源的任務使用semGive()釋放信號量後，其它任務按照優先級纔可以獲得信號量。

（2）信號量屬性中的參數爲：SEM_Q_PRIORITY。而且在創建信號量的時候必須把信號量置爲滿SEM_FULL，即信號量可用,等待信號的任務可以根據優先級順序（SEM_Q_PRIORITY）或者先進先出（SEM_Q_FIFO）進行排隊。

如圖1所示，使用semBCreate(),分配並初始化一個二進制信號量，返回值爲一信號量ID，爲其他信號量控制函數的應用提供句柄，並設置資源可用（full）還是不可用（empty）。

任務可以調用semTake()函數提取二進制信號量，如果信號量可用（full）那麼將變得不可用（empty），同時任務繼續執行。如果信號量不可用（empty），調用semTake（）函數的任務將被放到一個阻塞隊列中，處於等待信號量可用的狀態（pending掛起）。

semGive（）可用於釋放信號量。若信號量不可用（empty）並且沒有任務在等待它，那麼該信號量將變得可用（full），若信號量不可用（empty）並且有任務在等待它，那麼 阻塞隊列中的第一個任務將得到該信號量變得不阻塞， 同時 該信號量仍舊不可用（empty），若信號量可用（full），調用semGive（）不產生任何影響。

                                                

圖1

互斥模型程序說明：

<span style="color:#FFCCCC;"><span style="color:#330033;">SEM_ID semMutex;

semMutex = semBCreate(SEM_Q_PRIORITY, SEM_FULL)；//優先級順序排隊，信號量可用

task(void)
{

      semTake(semMutex, WAIT_FOREVER)；//得到信號量，即相當於得到使用資源的令牌

       //臨界區，某一個時刻只能由一個任務訪問

       semGive(semMutex);

}</span></span>

3 二進制信號量任務同步實現

任務同步：任務利用信號量控制自己的運行進度，按照一定的先後順序執行。例如爲了任務A與B同步，A與B可以共享一個信號量，初始值設置爲不可用，在A之後調用semGive在B之前調用semTakeSEM_ID 即可。

SEM_ID  semSync;

semSync = semBCreate(SEM_Q_FIFO, SEM_EMPTY)；

taskA(void)

{ semGive(semSync); //信號量釋放

}taskB(void){ semTake(semSync, WAIT_FOREVER); //獲取信號量}

注意：

（1）創建的新的信號量初始值應當爲不可用（empty），因而可能使得優先級翻轉，即高優先級任務在低優先級任務之後執行；

（2）屬性參數設置：SEM_Q_FIFO，SEM_EMPTY。在不同的TASK中分別單獨調用semTake（），semGive（）且先後順序不能顛倒。

（3）禁止刪除那些任務正在請求信號量。

（4）semTake()不可以在中斷中調用，因爲調用semTake()的函數可能被掛起，而中斷不可以被掛起。semGive()可以在中斷中調用

例子程序：

SEM_ID semFs;
SEM_ID semFss;
SEM_ID semFex;
semFs = semBCreate(SEM_Q_FIFO,  SEM_EMPTY);
semFss = semBCreate(SEM_Q_FIFO, SEM_EMPTY);
semFex = semBCreate(SEM_Q_FIFO, SEM_EMPTY);
void t_imaGet(void)
{
    printf("task t_imaGet get the semaphore\n ");
    semGive(semFs);   //釋放信號量
}

void t_imaJud(void)
{
    semTake(semFs, WAIT_FOREVER);//確保優先級不反轉
    printf("task  imaJud get the semaphore\n");
    semGive(semFss);
}

void t_imaPro(void)
{
    semTake(semFss, WAIT_FOREVER);
    printf("task imaProget the semaphore\n");
    semGive(semFex);
}

void t_imaExc(void)
{
    semTake(semFex, WAIT_FOREVER);
    printf("task imaExcthe semaphore\n");
}

void start(void)
{
    int tGetId, tJudId, tProId, tExcId;
    tGetId = taskSpawn("tPget", 200, 0, 1000,(FUNCPTR)t_imaGet, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
    tJudId = taskSpawn("tPjud",201,0,1000,(FUNCPTR)t_imaJud,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0); 
    tProId = taskSpawn("tPpro",202,0,1000,(FUNCPTR)t_imaPro,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0); 
    tExcId = taskSpawn("tPexc",203,0,1000,(FUNCPTR)t_imaExc,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
}