第五講信號量集

信號量集王華斌

簡介在實(shí)際應(yīng)用中，任務(wù)常常需要與多個事件同步，即要根據(jù)多個信號量組合作用的結(jié)果來決定任務(wù)的運(yùn)行方式！Uc/os-ii為了實(shí)現(xiàn)多個信號量組合的功能定義了一個特殊的數(shù)組結(jié)構(gòu)——信號量集信號量集所能管理的信號都是一些二值信號。所以信號量集實(shí)質(zhì)上是一種可以對多個輸入的邏輯信號進(jìn)行基本邏輯運(yùn)算的組合邏輯。一、信號量集的結(jié)構(gòu)組成：標(biāo)志組：存放信號量集中的所有信號。 等待任務(wù)鏈表：鏈表中的每個節(jié)點(diǎn)都對應(yīng)一個正在等待信號量集的等待任務(wù)，信號量集根據(jù)這個鏈表來管理等待任務(wù)。信號量集標(biāo)志組等待任務(wù)鏈表信號量集標(biāo)志組等待任務(wù)鏈表1、信號量集的標(biāo)志組利用標(biāo)志組OS_FLAG_GRP來描述信號量集；而不是用事件控制塊來描述。OS_FLAG_GRP的結(jié)構(gòu)：

typedefstruct{ INT8UOSFlagType;//信號量集的標(biāo)識

void*OSFlagWaitList;//指向等待任務(wù)鏈表的指針

OS_FLAGSOSFlagFlags;//所有信號列表

}OS_FLAG_GRP;各變量的含義：OSFlagType：信號量集的標(biāo)識，該成員變量的值應(yīng)該固定為OS_EVENT_TYPE_FLAG。OSFlagFlags：OS_FLAGS類型的變量，該變量用來存放信號量集所有信號的狀態(tài)，每個信號占據(jù)一個二進(jìn)制位。信號量集中可以存放多少個信號，取決于OSFlagFlags的長度。這個長度可以根據(jù)應(yīng)用程序需要信號的數(shù)目定義為8位、16位、32位。OSFlagWaitList：當(dāng)一個信號量集被創(chuàng)建后，這個指針指向了這個信號量集的等待任務(wù)鏈表。在UC/OS-II初始化時，系統(tǒng)會根據(jù)在文件OS_CFG.H中定義的常數(shù)0S_MAX_FLAGS，來創(chuàng)建0S_MAX_FLAGS個標(biāo)志組（信號量集），并借用成員OSFlagWaitList作為指針把這些標(biāo)志組鏈接成一個單向鏈表。由于這個鏈表中的各個標(biāo)志組還未被真正創(chuàng)建，因此叫做空標(biāo)志組鏈表！空標(biāo)志組鏈表的頭指針存放在系統(tǒng)全局變量OSFlagList中，每當(dāng)應(yīng)用程序創(chuàng)建一個信號量集時，就從這個鏈表中取一個標(biāo)志組，并移動頭指針OSFlagList，使之指向下一個空標(biāo)志組。2、等待任務(wù)鏈表信號量集用一個雙向鏈表來組織等待任務(wù)，每一個等待任務(wù)都是該鏈表的一個節(jié)點(diǎn)（Node）。標(biāo)志組OS_FLAG_GRP的成員OSFlagWaitList就指向了信號量集的這個等待任務(wù)鏈表。等待任務(wù)鏈表節(jié)點(diǎn)OS_FLAG_NODE的結(jié)構(gòu)：

typedefstruct{ void*OSFlagNodeNext;//指向下一個節(jié)點(diǎn)的指針

void*OSFlagNodePrev;//指向前一個節(jié)點(diǎn)的指針

void*OSFlagNodeTCB;//指向?qū)?yīng)任務(wù)的任務(wù)控制塊

void*OSFlagNodeFlagGrp;//反向指向信號量集指針

OS_FLAGSOSFlagNodeFlags;//信號過濾器

INT8UOSFlagNodeWaitType;//定義邏輯運(yùn)算關(guān)

//系的數(shù)據(jù)}各個變量的定義OSFlagNodeFlagGrp：反向指向信號量集標(biāo)志組的指針，是在等待任務(wù)鏈表中刪除一個節(jié)點(diǎn)或添加一個節(jié)點(diǎn)時用到的指針。OSFlagNodeTCB：指向等待任務(wù)TCB的指針，信號量集的等待任務(wù)鏈表通過這個指針把鏈表節(jié)點(diǎn)與等待任務(wù)關(guān)聯(lián)起來。OSFlagNodeFlags：利用它可在標(biāo)志組成員OSFlagNodeFlags的信號中只把請求任務(wù)需要的信號篩選出來，而把其它的信號屏蔽掉。也就是說，一個請求信號量集的任務(wù)可以需要信號集的所有信號，也可以只需要其中的部分信號，它究竟需要那些信號，要通過在成員OSFlagNodeFlags中與所等待信號對應(yīng)的二進(jìn)制位進(jìn)行置1來指定，而任務(wù)不需要的信號的位置0.OSFlagNodeWaitType：指定邏輯關(guān)系，它有四個常數(shù)可以選擇。它們既指定了邏輯關(guān)系，也指定了信號的有效狀態(tài)。定義信號的有效狀態(tài)及等待任務(wù)與信號之間的邏輯關(guān)系常數(shù)常數(shù)信號有效狀態(tài)等待任務(wù)的就緒條件OS_FLAG_WAIT_CLR_ALL或OS_FLAG_WAIT_CLR_AND0信號全部有效（全0）OS_FLAG_WAIT_CLR_ANY或OS_FLAG_WAIT_CLR_OR0信號有1個或1個以上有效（有0）OS_FLAG_WAIT_SET_ALL或OS_FLAG_WAIT_SET_AND1信號全部有效（全1）OS_FLAG_WAIT_SET_ANY或OS_FLAG_WAIT_SET_OR1信號有1個或1個以上有效（有1）OSFlagNodeFlags中的值表明等待任務(wù)所等待的信號是標(biāo)志組成員OSFlagFlags中的第0、4、7個信號。OSFlagNodeWaitType的值表明：信號的有效狀態(tài)是0，即當(dāng)任務(wù)所等待的第0、4、7個信號的狀態(tài)都為0時，任務(wù)才可以結(jié)束等待狀態(tài)而進(jìn)入就緒狀態(tài)。信號用OSFlagFlags來記錄信號，用OSFlagNodeFlags來篩選信號，用OSFlagNodeWaitType來控制信號的有效狀態(tài)和信號量集有效之間的邏輯關(guān)系。把等待任務(wù)鏈表的節(jié)點(diǎn)鏈接起來就形成了等待任務(wù)鏈表。在等待任務(wù)鏈表的基礎(chǔ)上，再加上標(biāo)志組和各個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的任務(wù)控制塊就形成了整個信號量集。3、對等待任務(wù)鏈表的操作添加節(jié)點(diǎn)和刪除節(jié)點(diǎn)添加節(jié)點(diǎn)：給等待任務(wù)鏈表添加節(jié)點(diǎn)的函數(shù)OS_FlagBlock()staticvoidOS_FlagBlock( OS_FLAG_GRP*pgrp,//信號量集指針

OS_FLAG_NODE*pnode,//待添加等待任務(wù)節(jié)點(diǎn)指針

OS_FLAGSflags,//指定等待信號的數(shù)據(jù)

INT8Uwait_type,//信號與等待任務(wù)之間的邏輯

INT16Utimeout//等待時限

);

這個函數(shù)將在請求信號量集函數(shù)OSFlagPend()中被調(diào)用。刪除節(jié)點(diǎn)：OS_FlagUnlink()VoidOS_FlagUnlink(OS_FLAG_NODE*pnode);二、信號量集的操作創(chuàng)建信號量集OSFlagCreate()請求信號量集OSFlagPend()向信號量集發(fā)信號OSFlagPost()查詢信號量集的狀態(tài)OSFlagQuery()刪除信號量集OSFlagDel()1、創(chuàng)建信號量集OS_FLAG_GRP*OSFlagCreate( OS_FLAGSflags,//信號的初始值

INT8U*err//錯誤信息

)主要的工作：（1）從空標(biāo)志組鏈表中取下一個標(biāo)志組，并同時給成員OSFlagType和OSFlagFlags賦初值；（2）令指向等待任務(wù)鏈表的指針OSFlagWaitList為空指針創(chuàng)建一個信號量集分兩步：首先定義一個全局的OS_FLAG_GRP類型的指針，然后再應(yīng)用程序需要創(chuàng)建信號量集的位置調(diào)用函數(shù)OSFlagCreate()。調(diào)用創(chuàng)建信號量集OSFlagCreate()成功后，該函數(shù)返回的是這個信號量集的標(biāo)志組的指針，應(yīng)用程序可以用這個指針對信號量集進(jìn)行相應(yīng)的操作。2、請求信號量集函數(shù)：OSFlagPend()原型：

OS_FLAGSOSFlagPend( OS_FLAG_GRP*pgrp,//請求信號量集指針

OS_FLAGSflags,//濾波器

INT8Uwait_type,//邏輯運(yùn)算類型

INT16Utimeout,//等待時限

INT8U*err//錯誤信息);返回值：調(diào)用成功后返回標(biāo)志組成員OSFlagFlags的值。也就是信號的狀態(tài)任務(wù)也可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagAccept()無等待地請求一個信號量集。原型：

OS_FLAGSOSFlagPend( OS_FLAG_GRP*pgrp,//請求信號量集指針

OS_FLAGSflags,//濾波器

INT8Uwait_type,//邏輯運(yùn)算類型

INTv*err//錯誤信息

);3、向信號量集發(fā)信號任務(wù)可以通過調(diào)用函數(shù)OSFlagPost()向信號量集發(fā)信號。函數(shù)原型：

OS_FLAGSOSFlagPost( OS_FLAG_GRP*pgrp,//請求信號量集指針

OS_FLAGSflags,//選擇所要發(fā)送的信號

INT8Uopt,//信號有效的選項(xiàng)

INTv*err//錯誤信息

);說明：所謂任務(wù)向信號量集發(fā)信號，就是對信號量集標(biāo)志組中的信號進(jìn)行置1或者置0的操作。至于對信號量集中的那些信號進(jìn)行操作，由函數(shù)的參數(shù)flags決定；對指定的信號是置1還是置0，有參數(shù)opt決定（opt=OS_FLAG_SET為置1；opt=OS_FLAG_CLR為置0操作）。4、查詢信號量集的狀態(tài)函數(shù)OSFlagQuery()查詢一個信號量集的狀態(tài)。原型：

OS_FLAGSOSFlagQuery( OS_FLAG_GRP*pgrp,//待查詢的信號量集的指針

INTv*err//錯誤信息

);返回值：被查詢信號量集標(biāo)志組的成員OSFlagFlags，應(yīng)用程序可以用它來完成一些更為復(fù)雜的操作。5、刪除信號量集函數(shù)：OSFlagDel()原型：

OS_FLAGSOSFlagDel( OS_FLAG_GRP*pgrp,//待刪除的信