互斥鎖在串列埠通訊中的簡單應用

2021-08-22 04:29:47 字數 1406 閱讀 6455

嵌入式開發

硬體資源

互斥鎖

freertos作業系統

串列埠通訊

互斥鎖(英文：mutual exclusion，常縮寫為mutex，是一種常用在多執行緒程式設計中，防止多個執行緒對乙個公共資源做讀寫操作的機制，以保證共享操作的資料的完整性。互斥鎖是最基本的程序或者執行緒間同步的方法，用來保護臨界區，以保證任何時候只有乙個執行緒或者程序在訪問共享資源(如共享的**段)。

筆者使用的作業系統為freertos，下文提到的「程序」實則為freertos中的「任務」，」task「。

在串列埠通訊中，互斥鎖經常被用到。用於保證串列埠傳送的一幀資料的完整性。不會被插入其他資料。

uart_send_hello()  


uart_send_world()
如果不進行加鎖，當uart_send_hello() 執行到一半時，可能被其他更高優先順序的呼叫uart_send_world() 的程序打斷，導致傳送的資料為「heworldllo」、或「hellworldo」等其他情況。

為了避免這種情況，可以在串列埠傳送的開始和結束階段「加鎖」，進行簡單的封裝。這樣在不同的程序呼叫封裝函式tx_send_data_with_lock()的時候，即使程序的優先順序不同，也不會出現一幀資料還沒有傳送完就被打斷。

tx_send_data_with_lock(char *data, int lenth)


uart_send_hello() 


uart_send_world()
如果有些應用場景，對串列埠傳送的時間間隔有要求：保證兩幀資料的時間間隔不少於20ms，那麼在適當的位置加入互斥鎖可以簡單實現這個功能。例如，要保證兩個「hello」之間的間隔不小於20ms。

寫法一：不可行


uart_send_hello() 


寫法二：可行


uart_send_hello()
寫法一中，雖然uart_send_hello() 在結束傳送」hello「後進行了20ms的延時，但實際當兩個執行緒同時呼叫uart_send_hello() 時，並不是等待乙個完整的uart_send_hello() 執行完再執行另乙個uart_send_hello() ：前乙個程序中的」uart_lock「被釋放之後，下乙個呼叫uart_send_hello() 的程序可以立即取」uart_lock「執行並執行串列埠傳送任務，這樣仍然不能保證兩個」hello「之間的傳送間隔為20ms以上。

寫法二能有效實現這個功能，由於」hello_lock「互斥鎖的存在，不管以任何方式呼叫uart_send_hello() ，在傳送」hello「之後始終會進行20ms的延時。

同理，在不同的位置上鎖，還可以實現不同的功能，如：

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