RT-Thread-【2024-RSOC】Day 3 RT_Thread IPC机制学习笔记RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】Day 3 RT_Thread IPC机制学习笔记

发布于 2024-07-25 21:07:03 浏览：144 订阅该版

[tocm]

# Day 3

今天主要学习的的是RT-Thread IPC机制

![image-20240724204537935.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240725/8cfcca25cb251e31f002c0736f5e0ee1.png.webp)
## 信号量

用于实现任务与任务之间、任务与中断处理程序之间的同步与互斥。

### 分类

1. 互斥信号量   用于解决互斥问题。可能会引起优先级反转问题

2. 二值信号量   用于解决同步问题

3. 计数信号量   用于解决资源计数问题

#### 二值信号量

要用于线程与线程之间、线程与中断服务程序(ISR)之间的同步。

初始值为0，表示同步事件尚未产生；

#### 计数信号量

允许多个线程同时访问同一种资源。

初始化为n（非负整数），n为该种共享资源的数目。

### 创建信号量

```c
rt_sem_t rt_sem_create(const char *nAME,
                      rt_uint32_t value;
                      rt_uint8_t flag);
```

当选择 RT_IPC_FLAG_FIFO（先进先出）方式时，先进入的线程将先获得等待的信号量；

当选择 RT_IPC_FLAG_PRIO（优先级等待）方式时，优先级高的等待线程将先获得等待的信号量。

### 删除信号量

```c
rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t sem);
```

如果删除该信号量时，有线程正在等待该信号量，那么删除操作会先唤醒等待在该信号量上的线程(返回值是 - RT_ERROR)，再释放信号量的内存资源。

### 初始化信号量

```c
rt_err_t rt_sem_init(rt_sem_t sem,
                    const char *name,
                    rt_uint32_t value,
                    rt_uint8_8 flag)
```

### 脱离信号量

```c
rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem);
```

适用于静态初始化的信号量

先唤醒挂在该信号量等待的线程，然后将该脱离信号量。原来挂起在信号量上的等待线程将获得 _RT_ERROR 的返回值。

### 获取信号量

```c
rt_err_t rt_sem_take(rt_sem_t sem,rt_int32_t time);
```

当信号量值>零，线程将获得信号量，相应的信号量值-1。

如果信号量=零，说明当前信号量资源实例不可用。

(申请该信号量的线程将根据 time 参数的情况选择直接返回、或挂起等待一段时间、或永久等待，直到其他线程或中断释放该信号量。如果在参数 time 指定的时间内依然得不到信号量，线程将超时返回，返回值是 - RT_ETIMEOUT。)

### 无等待获取信号量

```c
rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);

/*rt_sem_take(sem,RT_WAITING_NO)*/
```

### 释放信号量

```C
rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);
```

当信号量的值=零时，释放信号量,唤醒等待信号量中的第一个线程；否则将把信号量+1。

---

## 互斥量

###  创建互斥量

```C
rt_mutex_t rt_mutex_create(const char*name,rt_uint8_t flag)
```

无论用户选择 RT_IPC_FLAG_PRIO 还是RT_IPC_FLAG_FIFO，内核均按照 RT_IPC_FLAG_PRIO 处理。

### 删除互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_delete(rt_mutex_t mutex);
```

删除并释放互斥量占用的内存空间,返回值是 - RT_ERROR

### 初始化互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_init(rt_mutex_t mutex,const char* name,rt_uint8_t flag);
```

一般放于读写数据段或未初始化数据段中

### 脱离互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_detach(rt_mutex_t mutex);
```

### 获取互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_take(rt_mutex_t mutex,rt_int32_t time);
```

如互斥量已被当前线程线程控制,该互斥量的持有计数加+1，当前线程也不会挂起等待。

如互斥量已被其他线程占有，当前线程在该互斥量上挂起等待，到其他线程释放它或者等待时间超过指定的时间。

### 无等待获取互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_trytake(rt_mutex_t mutex);
```

### 释放取互斥量

```c
rt_err_t rt_mutex_release(rt_mutex_t mutex);
```

每次释放该互斥量，它的持有计数-1

当该互斥量的持有计数=零，即持有线程已经释放所有的持有操作，变为可用

---

## 事件集

事件集是一个32 bit 的数，每个事件用一个bit位代表；

触发方式有与触发、或触发

### 创建事件

```c
rt_event_t rt_event_create(const char* name,rt_uint8_t flag);
```

### 删除事件

```c
rt_event_t rt_event_delete(rt_event_t,event);
```

###  初始化事件

```c
rt_event_t rt_event_init(rt_event_t event,const char* name,rt_uint8_t flag);
```

### 脱离事件

```c
rt_event_t rt_event_detach(rt_event_t,event);
```

### 发送事件

```c
rt_event_t rt_event_send(rt_event_t event,rt_uint8_t set);
```

### 接收事件

```c
rt_event_t rt_event_recv(rt_event_t event,
                         rt_uint8_t set,
                         rt_uint8_t option,
                         rt_uint8_t timeout,
                         rt_uint8_t* recoved);
```

---

## 消息邮箱

### 创建邮箱

```c
rt_mailbox_t rt_mb_create(const char* name,rt_size_t rt_uint8_t flag);
```

### 初始化

```c
rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb,
                    const char *name,
                    void* msgpool,
                    rt_size_t size,
                    rt_uint8_8 flag)
```

### 发送邮件

```c
rt_err_t rt_mb_send(rt_mailbox_t mb,rt_uint8_8 value );
```

### 接收邮件

```c
rt_err_t rt_mb_recv(rt_mailbox_t mb,rt_uint8_t* value,rt_uint8_t* timeout );
```

## 消息队列

是一种常用的线程间通信方式，可以应用在多种场合，线程间的消息交换，使用串口接收不定长数据

消息队列提供异步处理机制可以起到缓冲消息的作用

### 消息队列工作原理

先进先出原则(FIFO)

### 消息队列创建

内存的大小 = [消息大小 + 消息头(用于链表连接)的大小] * 消息队列最大个数

```c
rt_mq_t rt_mq_create(const char*name,
                    rt_size_t msg_size,
                    rt_size_t max_msgs,
                    rt_uint8_t flag);
```

### 发送消息

```c
rt_mq_t rt_mq_send(rt_mq_t mq,
                   void *buffer,
                    rt_size_t msg_size);
```

### 接收消息

```c
rt_mq_t rt_mq_recv(rt_mq_t mq,
                   void *buffer,
                   rt_size_t msg_size,
                    rt_int32_t timeout);
```

---

## 应用

### 信号量运行结果

![image-20240725121923954.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240725/c7b381fecf133390af081e070196ed40.png.webp)
### 互斥量运行结果

![image-20240725121813929.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240725/8e21d6a501fe349446968df16d18dc7e.png.webp)

### 事件集运行结果

![image-20240725122103613.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240725/70bbe92d5ce1315109b5c9d78fd2fadf.png.webp)

### 邮箱运行结果

![image-20240725122141617.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240725/635a3be3bbf1fe97351e4d3d99da3253.png.webp)