信號量的特性

消息隊列用于傳輸多個數據，但是有時候我們只需要傳遞狀態，這個狀態值需要用一個數值表示。套用隊列筆記中的流水線例子，可以理解為流水線上工件的數量。
信號：起通知作用
量：還可以用來表示資源的數量
當"量"沒有限制時，它就是"計數型信號量"(Counting Semaphores)
當"量"只有0、1兩個取值時，它就是"二進制信號量"(Binary Semaphores)
支持的動作："give"給出資源，計數值加1；"take"獲得資源，計數值減1。

	隊列	信號量
數據存儲	可容納多個數據。創建時要分配隊列結構體和存儲數據的空間	只有計數值。創建時只需要分配信號量結構體
生產者	沒有空間存入時可以阻塞	不阻塞，計數值最大時返回失敗
消費者	沒有數據時可阻塞	計數值最小時可阻塞

信號量分為二進制信號量和計數型信號量。二進制信號量初始值為0，計數型信號量的最大值不是1。

信號量函數

創建

 // 動態創建二進制信號量
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );// 靜態創建二進制信號量
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinaryStatic( StaticSemaphore_t *pxSemaphoreBuffer );//動態創建計數型信號量
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting(UBaseType_t uxMaxCount, UBaseType_t uxInitialCount);
//靜態創建計數型信號量
SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCountingStatic( UBaseType_t uxMaxCount, UBaseType_t uxInitialCount, StaticSemaphore_t *pxSemaphoreBuffer );

刪除

void vSemaphoreDelete( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

存取

存

/*在任務中使用*/
BaseType_t xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );
/*在中斷中使用*/
BaseType_t xSemaphoreGiveFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

xSemaphore：信號量句柄
*pxHigherPriorityTaskWoken：如果在信號量操作中喚醒了一個更高優先級的任務，會被設置為 pdTRUE，否則為pdFALSE

取

/*在任務中使用*/
BaseType_t xSemaphoreTake(SemaphoreHandle_t xSemaphore,TickType_t xTicksToWait);
/*在中斷中使用*/
BaseType_t xSemaphoreTakeFromISR(SemaphoreHandle_t xSemaphore,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

xTicksToWait：阻塞的時間

信號量實驗

模擬車輛進站，假設車輛要有票才能同行，用一個信號量來模擬總共有多少票。當有票的時候，車拿走一張并開出，當其到達終點，就把票放回票倉，下一輛車再開出。

static SemaphoreHandle_t g_xSemTicks; 
static uint32_t g_xres, g_yres, g_bpp;
static uint8_t *g_framebuffer;
// 定義汽車結構體，包括位置和控制鍵
struct car {int x;int y;int control_key;
};
// 定義三輛汽車的初始位置和控制鍵
struct car g_cars[3] = {{0, 0, IR_KEY_1},{0, 17, IR_KEY_2},{0, 34, IR_KEY_3},
};
// 汽車圖片的二進制數據
static const byte carImg[] = {0x40,0xF8,0xEC,0x2C,0x2C,0x38,0xF0,0x10,0xD0,0x30,0xE8,0x4C,0x4C,0x9C,0xF0,0x02,0x1F,0x37,0x34,0x34,0x1C,0x0F,0x08,0x0B,0x0C,0x17,0x32,0x32,0x39,0x0F,
};
// 清除區域的圖像數據，用于隱藏汽車
static const byte clearImg[30] = {0};
// 顯示汽車
static void ShowCar(struct car *pcar)
{draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, carImg, 15, 16, false, 0);draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}
// 隱藏汽車
static void HideCar(struct car *pcar)
{draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, clearImg, 15, 16, false, 0);draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}// 每輛汽車的任務
static void CarTask(void *params)
{struct car *pcar = params;// 任務開始時等待信號量，以同步啟動所有車輛xSemaphoreTake(g_xSemTicks, portMAX_DELAY);while (1){if (pcar->x < g_xres - CAR_LENGTH){HideCar(pcar);  // 隱藏汽車以更新位置// 更新汽車位置pcar->x += 1;ShowCar(pcar);  // 顯示新位置的汽車vTaskDelay(50); // 控制更新頻率if (pcar->x == g_xres - CAR_LENGTH){xSemaphoreGive(g_xSemTicks); // 到達屏幕邊緣時釋放信號量并結束任務vTaskDelete(NULL);}}}
}
// 主游戲函數，初始化并啟動任務
void car_game(void)
{g_framebuffer = LCD_GetFrameBuffer(&g_xres, &g_yres, &g_bpp);draw_init();draw_end();// 創建信號量，開始計數為2，最大計數為3g_xSemTicks = xSemaphoreCreateCounting(3, 2);// 創建每輛汽車的任務xTaskCreate(CarTask, "car1", 128, &g_cars[0], osPriorityNormal, NULL);xTaskCreate(CarTask, "car2", 128, &g_cars[1], osPriorityNormal, NULL);xTaskCreate(CarTask, "car3", 128, &g_cars[2], osPriorityNormal, NULL);	
}

可以通過改變g_xSemTicks = xSemaphoreCreateCounting(3, 2);的參數，來改變有多少張票。