FreeRTOS 信号量和互斥量
信号量(Semaphore)也是一种任务间通信的常用方式，通常用于任务的同步。
1#include <semphr.h>
2
3BaseType_t xSemaphoreGive(SemaphoreHandle_t xSemaphore);
4//产生一个信号，成功返回pdPASS
5//信号量已满则失败，返回errQUEUE_FULL
6
7BaseType_t xSemaphoreTake(SemaphoreHandle_t xSemaphore,TickType_t xBlockTime);
8//获取一个信号，信号量为空则阻塞
9//第二个参数是阻塞超时时间，成功返回pdTRUE，超时返回pdFALSE值信号量是只有两个值(例如0或1、满或空)的信号量，FreeRTOS的二值信号量相当于只有一个元素的队列，用满和空表示信号量的值。
1#include <semphr.h>
2
3SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary(void);
4//创建一个二值信号量，成功返回信号量句柄，失败返回NULL- 二值信号量为空时调用
xSemaphoreGive，信号量变满；为满时失败。 - 二值信号量为满时调用
xSemaphoreTake，信号量变空；为空时阻塞。
计数信号量顾名思义是计数用的信号量。
1#include <semphr.h>
2
3SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(void);
4//创建一个计数信号量，成功返回信号量句柄，失败返回NULL
5
6UBaseType_t uxSemaphoreGetCount(const QueueHandle_t xSemaphore);
7//返回计数信号量的计数值xSemaphoreGive使计数信号量加一。xSemaphoreTake使计数信号量减一。
信号量通常用于任务同步，例如多个任务共享资源时，使用二值信号量进行访问控制，二值信号量为满则表示资源可用，二值信号量为空则表示资源正在被使用。也可以使用计数信号量计数有多少个任务在使用共享资源。
下面这个例子使用二值信号量标志串口是否被使用：
1#include <stm32f4xx.h>
2#include <FreeRTOS.h>
3#include <task.h>
4#include <queue.h>
5#include <semphr.h>
6#include <uart.h>
7
8void task1(void* args);
9void task2(void* args);
10
11SemaphoreHandle_t binary;
12
13int main()
14{
15 //配置USART1
16 USART1_Config();
17 //创建任务
18 TaskHandle_t h1,h2;
19 //创建二值信号量，用这个信号量标识串口是否可用
20 binary = xSemaphoreCreateBinary();
21 //使二值信号量变为满，表示资源可用
22 xSemaphoreGive(binary);
23 xTaskCreate(task1,"task1",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,1,&h1);
24 xTaskCreate(task2,"task2",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,1,&h2);
25 //开启任务调度
26 vTaskStartScheduler();
27 while(1);
28}
29
30
31void task1(void* args)
32{
33 int i = 0;
34 while(1)
35 {
36 //循环五次后删除自己
37 if(i >= 5)
38 {
39 vTaskDelete(NULL);
40 }
41 //使二值信号量变为空，表示资源被占用
42 xSemaphoreTake(binary,100/portTICK_RATE_MS);
43 USART_printf(USART1,"The task1 is running now.\n");
44 //使二值信号量变为满，表示资源可用
45 xSemaphoreGive(binary);
46 i++;
47 }
48}
49
50void task2(void* args)
51{
52 int i = 0;
53 while(1)
54 {
55 //循环十次后删除自己
56 if(i >= 10)
57 {
58 vTaskDelete(NULL);
59 }
60 //使二值信号量变为空，表示资源被占用
61 xSemaphoreTake(binary,100/portTICK_RATE_MS);
62 USART_printf(USART1,"The task2 is running now.\n");
63 //使二值信号量变为满，表示资源可用
64 xSemaphoreGive(binary);
65 i++;
66 }
67}
不过这种方式可能导致优先级反转：
1(1)假设优先级task1>task2>task3
2(2)task1和task2阻塞或挂起
3(3)task3运行并通过二值信号量占用了某个公共资源
4(4)task1就绪并试图通过二值信号量使用被task3占用的资源，但由于资源被占用，task1阻塞
5(5)task2就绪，由于它优先级高于task3，因此task2优先执行
6(6)task2执行完之后task3继续执行
7(7)task3释放资源，task1解除阻塞并执行 如此以来优先级相当于变成了task2>task1，原本优先级最高的task1不能及时运行，这在实时性要求高的场合是不被允许的。
互斥量(Mutex)是处理共享资源同步的常用方式。在FreeRTOS的实现中，互斥量是一种特殊的二值信号量，其操作方式和二值信号量一样，但互斥量具有优先级继承的特性。
1(1)假设优先级task1>task2>task3
2(2)task1和task2阻塞或挂起
3(3)task3运行并通过互斥量占用了某个公共资源
4(4)task1就绪并试图通过互斥量使用被task3占用的资源，但由于资源被占用，task1阻塞
5(5)task3的优先级被提升到和task1一样 如此一来就不会发生task2在task1之前运行的情况，提高了实时性。
xSemaphoreCreateMutex用于创建互斥量。
1#include <semphr.h>
2
3SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutex(void);
4//创建一个互斥量，成功返回信号量句柄，失败返回NULL假如任务中调用一个函数来使用公共资源，在调用这个函数前使用
xSemaphoreTake占用该资源的互斥量，在这个函数返回后使用xSemaphoreGive来释放该资源的互斥量。但这个函数中可能也使用了xSemaphoreTake和xSemaphoreGive来占用和释放资源。这种情况下就会导致错误。
递归互斥量可以让同一个任务多次占用资源，在释放同等次数互斥量后释放资源。
1#include <semphr.h>
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3SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateRecursiveMutex(void);
4//创建一个递归互斥量，成功返回信号量句柄，失败返回NULL