rsoc/Day3

Day 3 IPC机制

同步是指按预定的先后次序进行运行

1. √
2. 互斥量
3. 挂起：先做其它 死锁：互相等待……

临界区

only one can use the resource at a time

有人用了,别人就不能用

阻塞非阻塞

Blocking/Non-blocking 线程阻塞：资源被其它线程占用 阻塞式线程：只能执行当前任务并等待其完成 非阻塞式线程：执行当前任务，还可以做其它事情，完成时收到异步通知

挂起

暂时搁置

当信号量实例数目为零时，再申请该信号量的线程就会被挂起在该信号量的等待队列上，等待可用的信号量实例（资源）。

把寄存器，线程栈里面的东西保存下来

死锁

两个线程互相等待，需要对方的资源

信号量

约等于停车场剩余车位 用于线程间同步、互斥

• 有线程释放，信号量+1；有线程获得，信号量-1
• 二值信号量 约等于bool 初始为0，解决同步问题
• 计数信号量 初始为期待的值（允许同时访问同一资源的任务个数）,用于解决资源计数问题
• 裸机 根据全局变量flag 反应（不知道谁修改→错误、逻辑混乱、破坏、不能挂起一直停在这……）
• 用系统的api，不要flag
• 三种反应：一直等，等一会，不等

信号量控制块由结构体 struct rt_semaphore 表示。另外一种 C 表达方式 rt_sem_t

static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;

api

√ 创建信号量（动态）节省资源，动态分配，可能内存破坏

从对象管理器中分配一个semaphore对象，…… 当信号量不可用时的线程排队方式flag:RT_IPC_FLAG_FIFO先进先出/RT_IPC_FLAG_PRIO优先级 注意区别？

rt_sem_t rt_sem_create(const char* name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);

√ 删除信号量（动态）

（适用于动态创建的信号量） 删除信号量以释放系统资源。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（等待线程的返回值是 - RT_ERROR），然后再释放信号量的内存资源

rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t sem);

初始化信号量(静态)还在内存，不用了别人也用不了

rt_err_t rt_sem_init(rt_sem_t sem, const char* name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);

脱离信号量

从内核对象管理器中脱离 ,原来挂起在信号量上的等待线程将获得 - RT_ERROR 的返回值

rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem);

获取信号量

time 单位tick/RT_WAITING_FOREVER

RT_EOK:成功获得信号量 -RT_ETIMEOUT:超时依然未获得信号量 -RT_ERROR:其他错误

rt_err_t rt_sem_take(rt_sem_t sem, rt_int32_t time);

无等待获取信号量

rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);

释放信号量

rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);

互斥量（互斥锁）

约等于仅有的一把钥匙 保护临界资源

1. 互斥量所用权
2. 防止优先级反转

优先级反转

高优先级被低优先级阻塞 实时：高优先级先执行 运行需要资源 资源有信号量 临界资源有互斥量 占用资源要先完成才能释放 把A的优先级临时赋C

创建和删除互斥量

无论选择 RT_IPC_FLAG_PRIO 还是 RT_IPC_FLAG_FIFO，内核均按照 RT_IPC_FLAG_PRIO 处理

rt_mutex_t rt_mutex_create (const char* name, rt_uint8_t flag);
rt_err_t rt_mutex_delete (rt_mutex_t mutex);

初始化和脱离互斥量

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

获取互斥量

如果互斥量已经被当前线程控制，在当前线程再一次获取，那么该互斥量的持有计数+1，当前线程不会挂起

rt_err_t rt_mutex_take (rt_mutex_t mutex, rt_int32_t time);

无等待获取互斥量

rt_err_t rt_mutex_trytake(rt_mutex_t mutex);

释放互斥量

信号量：谁都可以获取，谁都可以释放 互斥量：只有拥有互斥量控制权的线程才可以释放，每释放一次，持有计数-1，当持有计数为0时，才变为可用

rt_err_t rt_mutex_release (rt_mutex_t mutex);

事件集

一堆事件在32bit中（32个事件0/1），在线程中与，或判断执行

• 发送： 从中断/线程中
• 接收： 线程接收，条件检查

创建事件集

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

删除事件集

删除前唤醒所有挂起在该事件集上的线程，返回-RT_ERROR create用这个

rt_err_t rt_event_delete(rt_event_t event);

初始化事件集

静态事件集对象的内存一般放于读写数据段或未初始化数据段中

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

脱离事件集

create 不能用

rt_err_t rt_event_detach(rt_event_t event);

发送事件集

set 即我们要发送的（1<<n） rt_err_t rt_event_send(rt_event_t event, rt_uint32_t set);

接收事件集

set :当前目标需要的事件 option ： RT_EVENT_FLAG_OR RT_EVENT_FLAG_AND recved : 接收到刚发送的事件

rt_err_t rt_event_recv(rt_event_t event,
                           rt_uint32_t set,
                           rt_uint8_t option,
                           rt_int32_t timeout,
                           rt_uint32_t* recved);

（消息）邮箱

也叫交换信息 4个字节（32位）恰好可以传递指针

创建邮箱

这块内存的大小等于邮件大小（4 字节）与邮箱容量(size)的乘积

rt_mailbox_t rt_mb_create(const char* name, rt_uint32_t size, rt_uint8_t flag);

删除邮箱

rt_err_t rt_mb_delete(rt_mailbox_t mb);

初始化邮箱

  rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb,
                    const char* name,
                    void* msgpool,
                    rt_size_t size,
                    rt_uint8_t flag)

发送邮件

rt_err_t rt_mb_send (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value);

等待方式发送

邮箱满了可以等待一段时间，不能在中断中使用

接收邮件

地址存到val ue

rt_err_t rt_mb_recv (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t* value, rt_int32_t timeout);

...

消息队列

异步通信

超时机制即timeout FIFO ：线程先得到先进入消息队列的消息 RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO ：哪个线程先

创建消息队列

区别：rt_size_t msg_size, rt_size_t max_msgs,

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

中断里面不可以用rt_mq_send_wait

rt_err_t rt_mq_send (rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size);

IPC示例 示例代码在这里 一个好用的串口工具类似mobaxterm

配置完任何软件包都要在env中

pkgs --update

按键灭灯实践

灭了怎么点都不亮

因为按键按灭就没再点亮 在key线程循环开始每次点亮？

灯轻微闪烁，几乎看不出

不能及时获取？用无等待获取信号量？

还是一样……

因为采用了延时防止误触，判断是否按下按键花了一点时间 只要知道按键没有按下就亮灯就行 在下次判断按键没按下之后再亮灯

居然在按键的线程在控制led

改为没摁才释放信号量，led线程获取到后设为亮灯 并在获取信号量前将led设为灭灯

#include <board.h>
#include <rtthread.h>
#include <drv_gpio.h>
#ifndef RT_USING_NANO
#include <rtdevice.h>
#endif /* RT_USING_NANO */

#define GPIO_LED_B    GET_PIN(F, 11)
#define GPIO_LED_R    GET_PIN(F, 12)

#define THREAD_PRIORITY         25
#define THREAD_STACK_SIZE       1024
#define THREAD_TIMESLICE        5

#define PIN_KEY0  GET_PIN(C,0)

static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;
static rt_thread_t tid2 = RT_NULL;

static void key_name_entry(void *parameter);
static void led_name_entry(void *parameter);
static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;

int main(void)
{
    rt_pin_mode(GPIO_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(PIN_KEY0, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

    dynamic_sem = rt_sem_create("dsem", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);
    if (dynamic_sem == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("create dynamic semaphore failed.\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("create done. dynamic semaphore value = 0.\n");
    }

    tid1 = rt_thread_create("key_thread",
                            key_name_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (tid1 != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid1);
    }

    tid2 = rt_thread_create("led_thread",
                            led_name_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (tid2 != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid2);
    }

    // while (1)
    // {
    //     rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH);
    //     rt_thread_mdelay(500);
    //     rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW);
    //     rt_thread_mdelay(500);
    // }
}
static void key_name_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t count=0;
    while (1)
    {
        if(rt_pin_read(PIN_KEY0) == PIN_LOW)
        {
            rt_thread_mdelay(100);
            if(rt_pin_read(PIN_KEY0) == PIN_LOW)
            {
                rt_kprintf("key0 is pressed (%d) ", count++);
                    // rt_sem_release(dynamic_sem);
            }
            else
            {
                rt_sem_release(dynamic_sem);
            }
        }
        else
        {
            rt_sem_release(dynamic_sem);
        }
        rt_thread_mdelay(10);
    }
    
}

static void led_name_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t count=0;
    rt_uint32_t result=0;
    while (1)
    {
        rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH);
        result = rt_sem_take(dynamic_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        if (result == RT_EOK)
        {            
            // rt_kprintf("LED LOW\n");
            rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW);
        }
        
        rt_thread_mdelay(10);
    }
}