信号量¶

信号量（semaphore） 是一个内核对象，用于实现传统的计数信号量。

概念
实现
建议的用法
配置选项
API

概念 ¶

可以定义任意数量的信号量。每个信号量通过其内存地址进行引用。

信号量的关键属性如下：

计数：信号量可以被获取的次数。计数为零表示该信号量不可用。
界限：信号量的计数器能达到的最大值。

信号量必须先初始化再使用。信号量的计数必须被初始化为非负值，且小于等于其界限。

线程或 ISR 可以 释放（give） 一个信号量。释放信号量时其计数会递增（除非计数已等于上限）。

线程可以 获取（take） 信号量。获取信号量时其计数会递减（除非信号量无效，例如为零）。当信号量不可用时，线程可以等待，直到获取到信号量。多个线程可以同时等待某个不可用的信号量。当信号量可用时，它会被优先级最高的、等待时间最久的线程获取到。

注解

内核也允许 ISR 去获取信号量，不过如果信号量不可用时，ISR 不能等待。

实现 ¶

定义信号量 ¶

使用类型为 struct k_sem 的变量可以定义一个信号量。信号量定义后必须使用函数 k_sem_init() 进行初始化。

下面的代码定义了一个信号量，并通过将其计数设为 0 、界限设为 1，从而形成了一个二元信号量。

struct k_sem my_sem;

k_sem_init(&my_sem, 0, 1);

也可以使用宏 K_SEM_DEFINE 在编译时定义并初始化一个信号量。

下面的代码与上面的代码段具有系统的效果。

K_SEM_DEFINE(my_sem, 0, 1);

释放信号量 ¶

函数 k_sem_give() 用于释放信号量。

下面的代码基于上面的例程之上释放了一个信号量，表面有可供消费者线程处理的数据单元。

void input_data_interrupt_handler(void *arg)
{
    /* notify thread that data is available */
    k_sem_give(&my_sem);

    ...
}

获取信号量 ¶

函数 k_sem_take() 用于获取信号量。

下面的代码基于上面的例程之上，并等待 50 毫秒以等待信号量被释放。如果在该时间内没有获取到信号量，则打印一条警告消息。

void consumer_thread(void)
{
    ...

    if (k_sem_take(&my_sem, K_MSEC(50)) != 0) {
        printk("Input data not available!");
    } else {
        /* fetch available data */
        ...
    }
    ...
}

建议的用法 ¶

使用信号量控制对多个线程共有的资源的访问。

使用信号量在线程或 ISR 的生产者和消费者之间同步。

配置选项 ¶

API ¶

kernel.h 中提供了如下关于信号量的 API：

K_SEM_DEFINE
k_sem_init()
k_sem_give()
k_sem_take()
k_sem_reset()
k_sem_count_get()

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