多线程通过互斥和队列访问串口

strongerHuang 2022-10-12 08:20

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作者 | strongerHuang

微信公众号 | strongerHuang

在RTOS多任务编程的时候，同一个硬件（比如UART、I2C等）被多个任务访问的情况比较多，如果不合理处理，就会导致“混乱”的局面。

处理“混乱”局面的方法比较多，下面基于FreeRTOS，以UART为例讲讲常见的互斥、队列这两种方法。

互斥访问串口的方法

互斥量：是一个可以处于两态之一的变量：解锁和加锁。

原理：创建一个互斥量，任务A在需要占用资源（使用UART发送数据），把资源（UART）占用。此时，任务B及其他任务就不能占用该资源。当任务A使用完资源（UART发送完数据），释放资源，其他任务就可以抢占该资源。

创建互斥量

任务A占用资源
使用资源（发送数据）
任务A释放资源

优先级高的任务B占用资源
使用资源
任务B释放资源

依次，优先级任务占用资源
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代码：

//创建互斥量资源SemaphoreHandle_t xSemaphore = NULL;xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();
void TaskA(void *pvParameters){  for(;;)  {    //占用资源    if(xSemaphoreTake(xSemaphore, 10 ) == pdTRUE)    {      //使用资源(发送数据)      USART_SendNByte();      //释放资源      xSemaphoreGive(xSemaphore);    }  }}

信号量与互斥量区别：

信号量：多个任务同步使用某个资源；

一个任务完成某个动作后通过信号告诉别的任务，别的任务才可以执行某些动作；

互斥量：多任务互斥使用某个资源；

一个任务占用某个资源，那么别的任务就无法访问，直到该任务离开，其他任务才可以访问该资源；

队列访问串口的方法

队列操作方法就是FIFO，先入先出的原理。比如：任务A要使用UART发送一串数据，将其加入队列；接着任务B也要使用UART发送一串数据。

那么，任务A将这串数据加入队列，接着任务B又将要发送的一串数据加入队列。

在另外一个UART发送的任务中，从队列中按照FIFO方式读取队列里面的数据，依次发送出去即可。

创建一个队列（发送数据队列）
创建一个任务（UART发送数据任务）

任务A加入队列
任务B加入队列
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另外一边的任务，依次读取队列数据，使用UART发送出去。

代码：

QueueHandle_t xQueue;xQueue = xQueueCreate(QUEUE_LENGTH, QUEUE_ITEM_SIZE);
xTaskCreate(UART_Send_Task, "UART_Send", STACK_SIZE, NULL, TASK_PRIORITY, NULL);
void TaskA(void *pvParameters){  for(;;)  {    //任务相关操作
    //加入队列    xQueueSend(xQueue, &TaskA_Buf, 10)  }}
void TaskB(void *pvParameters){  for(;;)  {    //任务相关操作
    //加入队列    xQueueSend(xQueue, &TaskB_Buf, 10)  }}
void UART_Send_Task(void *pvParameters){  for(;;)  {    //循环读取队列BUF    if(xQueueReceive(xQueue, &Buf, 10) == pdTRUE)    {      USART_SendNByte(&Buf);    }  }}