【freertos】FreeRTOS中如何保护共享资源

共享资源

\quad 典型的共享资源有：变量（静态或全局）、数据结构体、I/O设备中的寄存器、多个任务访问的函数等。
\quad 共享资源的可靠访问，任务必须对数据具有独享权变得极其重要，否则将可能导致任务间的竞争与数据损坏。

\quad 最常用的独占共享资源的方法有以下几种：

• 关中断
• 禁止任务调度(给调度器上锁)
• 使用信号量（计数型的型号量、二值信号量）
• 使用互斥型信号量（互斥锁）

独占共享资源的方法，取决于代码访问共享资源的速度，即占用共享资源的时间，具体使用说明如下：

1、关中断、开中断（临界区）

• 前提条件：

  • 当访问共享资源的速度很快（读取或写入极少量数据时、需要和中断服务程序共享变量或数据结构、喂狗操作等）
  • 关于可靠访问也得使用开关中断的方法：如FLASH写数据。就算FLASH访问比较耗时，都得使用开关中断的方法，保证数据的可靠写入和访问，因为数据是无价的。

• 影响：

  • 由于使用该方法会影响中断延迟，所以极度不推荐使用该方法。

2、给调度器上锁、解锁

• 前提条件：
  • 当访问共享资源如访问全局变量缓冲区数据，甚至全局变量值自加/自减。
• 影响：
  • 给调度器上锁同样有缺点，会导致给调度器上锁的任务成为最高优先级。
  • 这已经有悖于RTOS的初衷，所以同样不推荐使用该方法，当然该方法比关中断要好些，起码不会影响系统的中断延迟。

3、信号量

• 前提条件：
  • 当所有的任务可以无限等待对共享资源（常见于硬件的访问，而该硬件的时候也比较耗时间）的访问时。
• 影响：
  • 使用信号量可能导致优先级反转的问题，这样会破坏任务的预期顺序；然而其优点在于它的速度使用互斥型信号量要略快一些。

4、互斥型信号量

• 前提条件：
  • 这是访问共享资源的首选方法。特别是当某些任务对共享资源（常见于硬件的访问，而该硬件的时候也比较耗时间）访问有时间要求时。
• 影响：
  • RTOS的互斥型信号量具有一套内建的优先级继承机制，用来避免优先级翻转的问题。然而正如上文提到的，该方法相对于普通信号量来说要稍慢一些，因为占有互斥型信号量的任务的优先级可能需要改变，这要占用CPU的时间。