【FreeRTOS】使用互斥量解决优先级反转

本文主要是介绍【FreeRTOS】使用互斥量解决优先级反转，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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0 前言

学习视频：
【FreeRTOS入门与工程实践 --由浅入深带你学习FreeRTOS（FreeRTOS教程 基于STM32，以实际项目为导向）】 【精准空降到 08:07】 https://www.bilibili.com/video/BV1Jw411i7Fz/?p=42&share_source=copy_web&vd_source=8af85e60c2df9af1f0fd23935753a933&t=487

参考《FreeRTOS入门与工程实践(基于DshanMCU-103).pdf》

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0 引言

在使用信号量的时候，不论是计数型信号量，还是二进制信号量，都可能会遇到优先级反转的问题。

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1 互斥量_领导临时提拔你(解决优先级反转)

本节源码：在"21_semaphore_priority_inversion"的基础上，改出：22_mutex_priority_inversion

假设学校机房里有且仅有一台超算，一名学生为了学习，早早来到实验室机房学习了，并且按下指纹进行身份验证，日上三竿，主任带着领导来参观了，主任说你这个太吵了，先停下，超算不许使用了，最后校长来了，校长也是个科研工作者，校长也想使用超算，但是超算已经被学生按下了指纹，抢占了使用权限，没办法校长只能等待，这里就被主任卡住了，校长就非常恼火，这样就是优先级反转的例子。

对于上面的例子，校长在等待学生使用完超算，但是学生被主任卡住了，现在校长可以提高学生的优先级让学生的优先级和自己一样高，这样学生就压住了主任，学生使用完，要乖乖的，得识相，恢复自己的优先级，然后校长就可以使用超算了，这样就是优先级继承。

在时间轴上画出这个流程，如下图所示：

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2 怎么使用互斥量

互斥量是一种特殊的信号量，和信号量的创建方法一致

static SemaphoreHandle_t g_xSemTicks;   //信号量 上次创建的信号量，现在是互斥量g_xSemTicks = xSemaphoreCreateMutex();  //创建Mutex互斥量

修改car_game里面的代码，删除创建信号量，获取信号量的代码，只创建一个Mutex互斥量即可

这个互斥量的初始值是1（跳转到源码里看，会创建完后会自加1）。这样就可以直接使用了

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3 bug

编译，烧写运行，效果不理想，任务1被卡死了

卡死在这里

为什么会出现这种效果呢？？？

1. 在时间轴上，任务1先运行
2. 任务2的优先级抢占了任务1
3. 两秒后，任务3的优先级最高，抢占了任务2
4. 任务3想获得互斥量，但是失败了
5. 任务3提升任务1的优先级
6. 任务1会继续往下走
7. 现在就卡死了……
8. 但是任务2的LCD任务还没有刷新完成，bInUsed没有释放，一直是1
9. 任务3一直判断bInUsed是否为0
10. 任务3优先级最高，一直判断，任务2一直不能给bInUsed清零，一直判断，一直卡死在这里！

那么我们需要怎么解决这个问题呢？？？

• I2C的互斥访问问题
• 之前用的是简单的全局变量保护
• 现在可以修改成互斥量了

修改我们的程序，用法互斥量保护临界资源

• 声明互斥量，在初始化里，创建这个互斥量

static SemaphoreHandle_t g_xI2CMutex;   // 定义一个 I2C 互斥量void MX_FREERTOS_Init(void) {/* USER CODE BEGIN Init */g_xI2CMutex = xSemaphoreCreateMutex();  //创建Mutex互斥量

• 编写函数

void GetI2C(void)
{/* 等待一个互斥量 */xSemaphoreTake(g_xI2CMutex, portMAX_DELAY); //互斥量是特殊的信号量，只需要传入句柄即可
}void PutI2C(void)
{/* 释放互斥量 */xSemaphoreGive(g_xI2CMutex); //互斥量是特殊的信号量，只需要传入句柄即可
}

修改draw.c，先获得互斥量，再使用LCD，再释放LCD

extern void GetI2C(void);
extern void PutI2C(void);void draw_flushArea(byte x, byte y, byte w, byte h)
{
//    while (bInUsed);//taskENTER_CRITICAL();
//    bInUsed = 1;GetI2C();   // 使用LCD之前，先获得互斥量。会一直等待LCD_FlushRegion(x, y, w, h);PutI2C();   // 使用LCD之后，再释放互斥量//    bInUsed = 0;//taskEXIT_CRITICAL();
}

同样用到I2C的设备还有MPU6050，继续修改代码

void MPU6050_Task(void *params)
{	int16_t AccX;struct mpu6050_data result;int ret;
//	extern volatile int bInUsed;extern void GetI2C(void);extern void PutI2C(void);while (1){    /* 读数据 */
//		while (bInUsed);
//		bInUsed = 1;GetI2C();   // 使用LCD之前，先获得互斥量。会一直等待ret = MPU6050_ReadData(&AccX, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL);PutI2C();   // 使用LCD之后，再释放互斥量//		bInUsed = 0;if (0 == ret){/* 解析数据 */MPU6050_ParseData(AccX, 0, 0, 0, 0, 0, &result);/* 写队列 */xQueueSend(g_xQueueMPU6050, &result, 0);}/* delay */vTaskDelay(50);}
}

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4 总结

• 观察现象，第一辆车先跑1S，然后第二辆车跑一会，接着第一辆车和第二辆车一起跑，第一辆车先跑到终点，同时第二辆车停止，第三辆车开始运行，直到到达终点后，第二辆车继续运行到终点。

• 任务1使用了vTaskDelay，进入了阻塞，任务2就可以继续跑，但是优先级没有任务1高（任务1已经优先级继承了），所以看起来第一辆车和第二辆车有一段是并行同时在跑，其实是交叉运行的任务。

这篇关于【FreeRTOS】使用互斥量解决优先级反转的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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