用信号量实现任务间单向同步

本章介绍如何使用信号量完成任务的单向同步，此种方式是最简单也是最基础的同步方式。

注，除本课时之外，信号量还可用于其它应用，此处只是介绍了其中一种。

主要内容

这里所提的信号量，指的是计数信号量。

关于计数信号量的具体功能原理，在学习《自己动手从0到1写嵌入式操作系统》课程中，已经给出了流程图，如下。

有不少同学看了这个流程图之后，仍然不明白究竟应该怎么用。这节课时介绍的就是其中一种应用。

简而言之，有以下几点：

• 初始化信号量时，计数值设置成0，表示此时还没有收到通知
• A任务在向B任务发通知时，并不直接通知，而是增加信号量的计数，计数值表明发了多少个通知
• B任务在信号量上等，一旦发现计数不为0，消耗（减）掉一

如果更具体来讲，可以有以下几种情况。

B任务等待，A任务发通知，B任务恢复运行

• 在A任务没有发通知之前，信号量计数为0。
• 当任务B等待通知时，发现计数为0，则在信号量上等待，暂停运行。
• 之后，当任务A发通知时，检查是否有任务等，发现任务B在等待，恢复任务B为就绪态。
• 再之后，任务A、B都可以占用CPU继续往下运行各自代码。

视频中举了一个这样的例子：

A任务发通知，B任务在之后的某个时刻等待信号量，减计数并运行

• 在A任务没有发通知之前，信号量计数为0。发通知时，发现无任务等待，增加信号量计数。
• 任务B等待通知时，检查信号量计数，发现计数为非0，则在信号量上等待。如果发现计数为非0，减1计数，继续往下运行其代码。

重点难点

信号量功能

综合来看，计数量信号量提供两大功能：计数值代表发的通知计数；提供无通知时暂停任务运行，有通知时恢复任务运行的功能。

同步方限定

任意任务均可以向信号量发通知，任意任务均可从信号量等通知。

课程中只是演示了一对一的同步，实际也可用于一对多、多对一、多对多。以多对多为例：发送通知方并不知道具体哪个任务会收到通知，收到通知的一方并不知道通知由哪个任务发送。

中断与任务的同步

信号量也可用于中断与任务之间同步。中断中向信号量发通知，某任务等待信号量，一旦等待则立即恢复运行。常用于中断处理程序中快速对中断进行简单处理，之后通知任务执行较耗时的处理。

多对多同步

信号量只提供单向同步的功能。如果需要双向同步，可借助两个信号量完成。

注意事项

考虑到RTOS中邮箱、事件标志组等功能模块的工作原理，在某种程度上和计数信号量类似，所以在某些情况下，也可以用这些功能模块替代。比如，在某些应用中，当出于裁剪系统功能的需要，可以用这些模块替代计数信号量的功能，实现计数信号量功能代码的裁去。

常见问题