kthread_run sem 信号量 rtthread信号量的作用

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技术笔耕者 2024-03-21 13:10:55

文章标签 kthread_run sem 信号量单片机 stm32 信号量数据 文章分类 机器学习人工智能

概念

信号量（Semaphore）是一种实现线程间通信的机制，实现线程之间同步或临界资源的互斥访问，常用于协助一组相互竞争的线程来访问临界资源。在多线程系统中，各线程之间需要同步或互斥实现临界资源的保护，信号量功能可以为用户提供这方面的支持。

二值信号量

信号量资源被获取了，信号量值就是 0，信号量资源被释放，信号量值就是 1，把这种只有 0和 1 两种情况的信号量称之为二值信号量。

在线程系统中，我们经常会使用这个二值信号量，比如，某个线程需要等待一个标记，那么线程可以在轮询中查询这个标记有没有被置位，这样子做，就会很消耗CPU资源，其实根本不需要在轮询中查询这个标记，只需要使用二值信号量即可，当二值信号量没有的时候，线程进入阻塞态等待二值信号量到来即可，当得到了这个信号量（标记）之后，在进行线程的处理即可，这样子么就不会消耗太多资源了，而且实时响应也是最快的。

再比如某个线程使用信号量在等中断的标记的发生，在这之前线程已经进入了阻塞态，在等待着中断的发生，当在中断发生之后，释放一个信号量，也就是我们常说的标记，当它退出中断之后，操作系统进行线程的调度，如果这个线程能够运行，系统就会把等待这个线程运行起来，这样子就大大提高了我们的效率。

二值信号量在线程与线程中同步的应用场景：假设我们有一个温湿度的传感器，假设是1s采集一次数据，那么我们让他在液晶屏中显示数据出来，这个周期也是要1s一次的，如果液晶屏刷新的周期是100ms更新一次，那么此时的温湿度的数据还没更新，液晶屏根本无需刷新，只需要在1s后温湿度数据更新的时候刷新即可，否则CPU就是白白做了多次的无效数据更新，CPU的资源就被刷新数据这个线程占用了大半，造成CPU资源浪费，如果液晶屏刷新的周期是10s更新一次，那么温湿度的数据都变化了10次，液晶屏才来更新数据，那拿这个产品有啥用，根本就是不准确的，所以，还是需要同步协调工作，在温湿度采集完毕之后，进行液晶屏数据的刷新，这样子，才是最准确的，并且不会浪费CPU的资源。同理，二值信号量在线程与中断同步的应用场景：我们在串口接收中，我们不知道啥时候有数据发送过来，有一个线程是做接收这些数据处理，总不能在线程中每时每刻都在线程查询有没有数据到来，那样会浪费CPU资源，所以在这种情况下使用二值信号量是很好的办法，当没有数据到来的时候，线程就进入阻塞态，不参与线程的调度，等到数据到来了，释放一个二值信号量，线程就立即从阻塞态中解除，进入就绪态，然后运行的时候处理数据，这样子系统的资源就会很好的被利用起来。