RTOS: синхронизация задач часть 3

     Это третья часть примеров на тему синхронизации задач, в первой части "FreeRTOS: синхронизация задач часть 1" и во второй части "FreeRTOS: синхронизация задач часть 2" рассматривались средства FreeRTOS для совместного доступа задач к ресурсам микроконтроллера теперь мы переходим к способам организации строгой последовательности выполнения задач к которым относятся бинарные и счетные семафоры, в этом примере речь пойдет о бинарном семафоре.

     Бинарные семафоры и мьютексы очень похожи, но имеют некоторые тонкие различия: мьютексы включают механизм наследования приоритетов, бинарные семафоры - нет. Это делает бинарные семафоры лучшим выбором для реализации синхронизации (между задачами или между задачами и прерываниями), а мьютексы - лучшим выбором для реализации простого взаимного исключения.

     Бинарный семафор не нужно возвращать после получения, поэтому синхронизация задач может быть реализована одной задачей / прерыванием, непрерывно «дающим» семафор, в то время как другая непрерывно «забирает» семафор.

     Дескрипторы мьютексов, и бинарных семафоров присваиваются переменным типа (xSemaphoreHandle) SemaphoreHandle_t.

     vSemaphoreCreateBinary(xSemaphoreHandle) - функция создания бинарного семафора, принимает дескриптор семафорам.

     ПРИМЕЧАНИЕ c официального сайта FreeRTOS. Макрос vSemaphoreCreateBinary() остается в исходном коде для обеспечения обратной совместимости, но его не следует использовать в новых разработках. Используйте xSemaphoreCreateBinary () вместо функции.

     xSemaphoreTake(xSemaphoreHandle, xBlockTime) - получить семафор, принимает дескриптор семафора и время блокировки в ожидании (portMAX_DELAY - бесконечная блокировка в ожидании).

     xSemaphoreGive(xSemaphoreHandle) - вернуть семафор, принимает дескриптор семафора.

     Давайте обновим проект: сконфигурируем ножку к которой подключена пользовательская кнопка на вход и переименуем неиспользуемую ранее задачу по умолчанию, рисунок 1 и рисунок 2.

Рисунок 1

Рисунок 2

     Теперь обновим код наших задач для использования бинарного семафора, три листинга ниже:

     Реализация задачи для работы с кнопкой

/* USER CODE END Header_StartTask01 */
void StartTask01(void const * argument)
{

  /* USER CODE BEGIN 5 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
     if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) { // Опрашиваем кнопку

	xSemaphoreGive(binary_semaphore_1); // Подаем сигнал задаче 1 для работы с uart
     }
     else if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {

        xSemaphoreGive(binary_semaphore_2); // Подаем сигнал задаче 2 для работы с uart
     }

    osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END 5 */ 
}

     Реализация задачи 1 для работы с uart

/* USER CODE END Header_StartTask02 */
void StartTask02(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask02 */
	const uint8_t text[] = "HELLO TASK 1\r\n";
    /* Infinite loop */
    for (;;) {

    	xSemaphoreTake(binary_semaphore_1, portMAX_DELAY); // Задача в этом месте перейдет в WAIT до тех пор пока не появится семафор

    	HAL_UART_Transmit(&huart1, text, sizeof(text) - 1, 0xFFFF); // Отправляем сообщение
    	HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_6);

    	osDelay(500);
    }

  /* USER CODE END StartTask02 */
}

     Реализация задачи 2 для работы с uart

void StartTask03(void const* argument)
{
    /* USER CODE BEGIN StartTask03 */
    const uint8_t text[] = "HELLO TASK 2\r\n";
    /* Infinite loop */
    for (;;) {

        xSemaphoreTake(binary_semaphore_2, portMAX_DELAY); // Задача в этом месте перейдет в WAIT до тех пор пока не появится семафор

        HAL_UART_Transmit(&huart1, text, sizeof(text) - 1, 0xFFFF); // Отправляем сообщение
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_7);

        osDelay(500);
    }
    /* USER CODE END StartTask03 */
}

    На рисунок 3 представлен результат выполнения программы.

Рисунок 3

     Ниже представлен весь листинг программы:

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2019 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under Ultimate Liberty license
  * SLA0044, the "License"; You may not use this file except in compliance with
  * the License. You may obtain a copy of the License at:
  *                             www.st.com/SLA0044
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "semphr.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;

osThreadId button_taskHandle;
osThreadId uart_task_1Handle;
osThreadId uart_task_2Handle;
/* USER CODE BEGIN PV */
volatile xSemaphoreHandle mutex; // Дескриптор мьютекса
xSemaphoreHandle binary_semaphore_1; // Дескриптор бинарного семафора 1
xSemaphoreHandle binary_semaphore_2; // Дескриптор бинарного семафора 2
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
void StartTask01(void const * argument);
void StartTask02(void const * argument);
void StartTask03(void const * argument);

/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
  mutex = xSemaphoreCreateMutex(); // Создаем мьютекс
  vSemaphoreCreateBinary(binary_semaphore_1); // Создать бинарный семафор для задачи 1 для работы с uart
  vSemaphoreCreateBinary(binary_semaphore_2); // Создать бинарный семафор для задачи 2 для работы с uart
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
  /* add semaphores, ... */
  /* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
  /* start timers, add new ones, ... */
  /* USER CODE END RTOS_TIMERS */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
  /* add queues, ... */
  /* USER CODE END RTOS_QUEUES */

  /* Create the thread(s) */
  /* definition and creation of button_task */
  osThreadDef(button_task, StartTask01, osPriorityIdle, 0, 128);
  button_taskHandle = osThreadCreate(osThread(button_task), NULL);

  /* definition and creation of uart_task_1 */
  osThreadDef(uart_task_1, StartTask02, osPriorityIdle, 0, 128);
  uart_task_1Handle = osThreadCreate(osThread(uart_task_1), NULL);

  /* definition and creation of uart_task_2 */
  osThreadDef(uart_task_2, StartTask03, osPriorityIdle, 0, 128);
  uart_task_2Handle = osThreadCreate(osThread(uart_task_2), NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */

  /* Start scheduler */
  osKernelStart();
  
  /* We should never get here as control is now taken by the scheduler */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;
  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief USART1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PC0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PC6 PC7 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/* USER CODE BEGIN Header_StartTask01 */
/**
  * @brief  Function implementing the button_task thread.
  * @param  argument: Not used 
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartTask01 */
void StartTask01(void const * argument)
{

  /* USER CODE BEGIN 5 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
     if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) { // Опрашиваем кнопку

	xSemaphoreGive(binary_semaphore_1); // Подаем сигнал задаче 1 для работы с uart
     }
else if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) { xSemaphoreGive(binary_semaphore_2); // Подаем сигнал задаче 2 для работы с uart } osDelay(10); } /* USER CODE END 5 */ } /* USER CODE BEGIN Header_StartTask02 */ /** * @brief Function implementing the uart_task_1 thread. * @param argument: Not used * @retval None */ /* USER CODE END Header_StartTask02 */ void StartTask02(void const * argument) { /* USER CODE BEGIN StartTask02 */ const uint8_t text[] = "HELLO TASK 1\r\n"; /* Infinite loop */ for (;;) { xSemaphoreTake(binary_semaphore_1, portMAX_DELAY); // Задача в этом месте перейдет в WAIT до тех пор пока не появится семафор HAL_UART_Transmit(&huart1, text, sizeof(text) - 1, 0xFFFF); // Отправляем сообщение HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_6); osDelay(500); } /* USER CODE END StartTask02 */ } /* USER CODE BEGIN Header_StartTask03 */ /** * @brief Function implementing the uart_task_2 thread. * @param argument: Not used * @retval None */ /* USER CODE END Header_StartTask03 */ void StartTask03(void const * argument) { /* USER CODE BEGIN StartTask03 */ const uint8_t text[] = "HELLO TASK 2\r\n"; /* Infinite loop */ for (;;) { xSemaphoreTake(binary_semaphore_2, portMAX_DELAY); // Задача в этом месте перейдет в WAIT до тех пор пока не появится семафор HAL_UART_Transmit(&huart1, text, sizeof(text) - 1, 0xFFFF); // Отправляем сообщение HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_7); osDelay(500); } /* USER CODE END StartTask03 */ } /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(char *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */ /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

Комментариев (0)

Написать комментарий

Имя *
E-mail
Введите комментарий *
Капча
35 + ? = 41