多任务系统——互斥条件

实现多任务之间通信的最简便的办法是使用共享的数据结构。虽然共享数据区简化了任务间的通信，但是必须保证 每个任务在处理共享数据时的排他性。以避免竞争和数据破坏。共享资源满足互斥性的一般方法有：

    1.关中断，开中断

    2.使用测试并置位指令

    3.禁止做任务切换

    4.利用信号量

 

一.关中断&开中断

    这估计是最简单的方法了，代码如下所示。

void function(void)
{
    OS_ENTER_CRITICAL(); //uCOS II中的宏调用，关中断
    /*处理共享数据*/ //读写变量
    OS_EXIT_CRITICAL(); //uCOS II中的宏调用，开中断
}

注意：关中断的时间不能太长，因为它将影响整个系统的中断响应时间（中断延迟时间）。如果仅仅是做为几个变量赋值或者复制几个变量，可以考虑使用这种方法。一般来说：关中断的最长时间不能超过系统本身的关中断时间。

 

二：测试并置位操作

    即放一个类似于标志位的变量，如果该变量为0，则允许和共享资源交互，而为1则不允许。为防止另一任务也要使用该资源，只需把改标志位置1.注意：这里的标志一般是一条不会被处理器中断的指令。否则应在程序中关中断对该标志位操作，然后再开中断。

这种指令被称作TAS（test and set）指令，在某些处理器中有硬件TAS指令。

 

三：禁止，然后允许任务切换

    给任务上锁然后开锁 （具体见其它文）

例：

void function(void)
{
    OSSchedlock(); //给任务上锁
/*在这里处理共享数据（中断是开着的）*/
    OSSchedUnlock();//给任务解锁
}

四：信号量

    信号量的本质是一种约定机制。其用于：

    1.控制共享资源的使用权

    2.标志某事件的发生

    3.使两个任务的行为同步

 

    信号量是任务得以运行的“钥匙”，要运行，必须先拿到“钥匙”。如果信号量被别的任务占用，则该任务挂起，直到信号量被当前的使用者释放。对信号量的操作有三种，初始化（inittialize）或者 建立 （creat）；等待信号 （wait）或者挂起 （pend）；给信号（signal）或者发信号（post）。信号量初始化时要给信号量赋初值，等待信号的任务列表应清空。

    任务要得到信号量必须：等待（wait），如果信号量有效（大于0），信号量-1任务得以运行。如果信号量为0，任务列入等待信号量任务列表，多数内核支持定义超时。如果等待时间超过了某一个值，该信号量是还无效的，则等待信号量的任务进入就绪状态。准备运行，并返回错误代码（指出发生超时错误）。

    任务以发信号的方式释放信号量，如果没有任务等待信号量。信号量只是简单的加1.如果有任务等待该信号量，信号量的值就不加1.于是“钥匙”给了等待信号量的任务中的一个。至于任务的选择要看内核是如何调度的：

    1.等待信号量的任务中优先级最高的

    2.最早等待信号量的任务（FIFO）uCOS II只支持优先级法。

 

例：

OS_EVENT *ShareDataSem;
void function(void)
{
    INT8U err;
    OSSemPend(SharedDataSem,0,&err);
/*处理共享数据（中断是开着的）*/
    OSSemPost(ShareDataSem);
}

当多个任务共享输入输出设备时，信号量很有用。但要注意：信号量不能用过头，处理很简单的数据共享都用信号量，信号量的创建和释放都是要花很多时间的。这种额外的负荷是不必要的。