嵌入式操作系统7（uCOS-II的任务通信机制）.ppt

西安电子科技大学计算机学院 嵌入式操作系统 第七讲 ?C/OS-II的任务通信机制 信号量 信号量是用来解决进程同步与互斥问题的机制。 一个称为信号量的变量（sem） 对它进行的两个原语操作（p操作、v操作） 信号量大于等于零的时候代表可供并发进程使用的资源实体数。 信号量小于零的时候，表示正在等待使用临界区的进程的个数。 p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。 信号量的P、V操作 P（S）： ①将信号量S的值减1，即S=S-1； ②如果S=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）： ①将信号量S的值加1，即S=S+1； ②如果S0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 PV操作的意义： 我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。 实现互斥 利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是： 进程P1 进P2 …… 进程Pn…… …… ……P（S）； P（S）； P（S）；临界区； 临界区； 临界区；V（S）；V（S）； V（S）；…… ……?? ……? …… 其中信号量S用于互斥，初值为1。 使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是： （1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。 （2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。 （3）互斥信号量的初值一般为1。 实现同步 利用信号量和PV操作实现进程同步： 当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生； 当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。 调用P操作测试消息是否到达； 调用V操作发送消息。 使用PV操作实现进程同步时应该注意的是： （1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量。 （2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。 （3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。 生产者-消费者问题 一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区。 定义两个同步信号量： empty——表示缓冲区是否为空，初值为1。 full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。 一个生产者，一个消费者，公用n个环形缓冲区。 定义两个同步信号量： empty——表示缓冲区是否为空，初值为n。 full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。 设缓冲区的编号为1～n，定义两个指针in和out，分别是生产者进程和消费者进程使用的指针，指向下一个可用的缓冲区。 一组生产者，一组消费者，公用n个环形缓冲区。 在这个问题中，不仅生产者与消费者之间要同步，而且各个生产者之间、各个消费者之间还必须互斥地访问缓冲区。 定义四个信号量： empty——表示缓冲区是否为空，初值为n。 full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。 mutex1——生产者之间的互斥信号量，初值为1。 mutex2——消费者之间的互斥信号量，初值为1。 设缓冲区的编号为1～n，定义两个指针in和out，分别是生产者进程和消费者进程使用的指针，指向下一个可用的缓冲区。 ?C/OS-II中的任务间通信 ?C/OS-II是通过信号量、消息邮箱和消息队列来实现任务间通信的。 ?C/OS-II将信号量、邮箱和队列统称为事件。 事件控制块是各种事件控制函数实现的基本数据结构 。 事件控制块 对等待事件任务列表的操作 将任务置于等待事件任务列表 从等待事件任务列表中使任务脱离等待状态 在等待事件任务列表中查找优先级最高的任务 将任务置于等待事件任务列表 使任务脱离等待状态 查找优先级最高的任务 空余事件控制块 事件控制块的总数是由应用程序所需的信号量、互斥型信号量、消息队列和消息邮箱的总数所决定的。空余事件控制块链表由系统初始化函数建立。 对事件控制块的操作 初始化一个事件控制块 OS_EventWaitListInit(OS_EVENT *pevent) 只初始化等待事件任务列表 使一个任务进入等待某事件的状态 OS_EventTaskWait() 使一个任务就绪（脱离等待状态） OS_EventTaskRdy() 因为等待超时而使一个任务进入就绪态 OS_EventTO() 初始化事件控制块（部分代码） 使任务进入等待某事件的状态 使一个任务就绪 等待超时而进入就绪态 ?C/OS-II中的信号量 信号量是一种事件 组成 16位无符号整型计数值 等待该信号的等待任务列表 操作函数 OSSemCreate() OSSemDel() OSS