[发明专利]一种基于μC/OS-II系统的信号量机制

说明书

本发明公开了一种基于μC/OS‑II系统的信号量机制，其中，所述信号量机制对共享资源进行保护，将信号量划分为读和写两种机制。在创建信号量时为其分配读任务表，事件等待表和信号量状态等属性。在一个读任务占有信号量时，该任务的优先级被存入读任务表中，更改信号量被占有状态，其它想读共享资源的任务依然可以申请到读信号量，而想要写共享资源的任务申请不到信号量，这样就实现了读读共享、读写互斥和写写互斥，并且可以为读任务表中的任务提升优先级来避免优先级反转的状况，从而解决μC/OS‑II系统中互斥信号量机制经常挂起任务开销较大以及读/写信号量机制中写者等待过久的问题，进一步提高任务之间通信的执行效率。

技术领域

本发明属于嵌入式实时操作系统技术领域，涉及一种基于μC/OS-II系统的信号量机制。

背景技术

μC/OS-II是一种基于优先级的抢占式硬实时内核，该内核提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。在实时内核中经常有多个任务同时访问同一共享资源的情况，为了防止共享资源被破坏，μC/OS-II采用互斥信号量对其进行保护，但是对于一款实时内核，互斥信号量的实现机制开销是比较大的，即挂起其它任务等操作。任务访问全局变量/竞争资源有两种方式——读/写，如果任务只是在读该全局变量，而并不通过写来改变全局变量的值，那么该全局变量并不需要互斥信号量来保护，只要不改变全局变量的值，那么再多的任务并发访问该全局变量都没关系。因此可以对互斥信号量实现机制进行进一步的细分，即将信号量分为读信号量与写信号量，读信号量允许并发访问而不挂起其它任务。在读/写信号量机制中可能会出现写者等待过久的问题，而互斥信号量机制中处理优先级反转的方法刚好可以缓解这种问题的发生。结合这两种信号量机制的优点可以有效的提高μC/OS-II系统的实时性。

发明内容

本发明的目的在于针对实时操作系统内核μC/OS-II中采用互斥信号量机制对共享资源进行保护时挂起任务开销较大的问题，提供了一种保护共享资源的信号量机制，以提高μC/OS-II系统的实时性。

本发明技术方案如下：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于μC/OS-II系统的信号量机制，用于对操作系统中共享资源的保护。该机制在μC/OS-II系统的互斥信号量上进行改进，包括信号量创建模块、读任务申请模块、写任务申请模块、读任务释放模块、写任务释放模块。

其中，所述信号量创建模块设计部分包括对μC/OS-II内核文件和配置文件的修改，为事件控制块、任务控制块添加所需属性；为信号量添加新的状态；初始化事件控制块、事件等待表和读任务表。

其中，所述读任务申请模块设计部分包括更改信号量被占有状态的判断条件；添加读任务申请成功后，其优先级被存入读任务表的功能；更改信号量被占有状态；更改读任务申请失败后被存入事件等待表时任务控制块被挂起的状态。

其中，所述写任务申请模块设计部分包括更改信号量被占有状态的判断条件；更改信号量被占有状态；更改读任务申请失败后被存入事件等待表时任务控制块被挂起的状态。

其中，所述读任务释放模块和写任务释放模块设计部分包括将当前任务的优先级从读任务表中移除；更改信号量被占有状态；添加对读任务表是否为空进行判断的功能；将信号量交给读任务表中优先级最高的任务，并将其优先级与事件等待表中优先级最高任务比较，判断是否需要提升读任务的优先级。在读任务和写任务释放信号量并交给事件等待表中的任务时，更改获得信号量任务被挂起状态。

本发明的有益效果为：使μC/OS-II系统能够实现多个读任务同时持有信号量，读任务与写任务互斥，写任务与写任务互斥，最终避免频繁挂起任务以及写者等待过长时间的情况，加快了任务间通信速度，提高了操作系统的实时性。

附图说明

图1为本发明的信号量原理图。

图2为本发明的读申请模块流程图。

图3为本发明的写申请模块流程图。