RTOS多线程访问同一硬件（如UART）的方法

读者*石 三*问：博主可以介绍下在RTOS下多个任务访问同一硬件的方法吗？比如说，多个任务都要用到串口打印信息。

我的回答是：使用互斥量、队列两种方式都能解决访问冲突的问题。

多线程访问同一串行硬件在许多系统中经常使用，如多个线程都使用UART收发数据、多个线程使用读写SPI_FLASH、I2C_E2PROM，CAN总线收发数据等······

如果每个线程都同时抢占同一串口去读写操作，那么很容易出现问题。为了解决其中的冲突问题，就需要使用一定的办法。下面以UART为例，基于FreeRTOS讲述一下基本的互斥量和队列方式的解决方法。

Ⅰ互斥访问方法

互斥量：是一个可以处于两态之一的变量：解锁和加锁。

原理：创建一个互斥量，线程A在需要占用资源（使用UART发送数据），把资源（UART）占用。此时，线程B及其他线程就不能占用该资源。当线程A使用完资源（UART发送完数据），释放资源，其他线程就可以抢占该资源。

创建互斥量

线程A占用资源

使用资源（发送数据）

线程A释放资源

优先级高的线程B占用资源

使用资源

线程B释放资源

依次，优先级线程占用资源

代码：

//创建互斥量资源 SemaphoreHandle_t xSemaphore = NULL;xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex(); void TaskA(void *pvParameters){ for(;;) { //占用资源 if(xSemaphoreTake(xSemaphore, 10 ) == pdTRUE) { //使用资源(发送数据) USART_SendNByte(); //释放资源 xSemaphoreGive(xSemaphore); } }}

信号量与互斥量区别：

信号量：多线程同步使用的；一个线程完成某个动作后通过信号告诉别的线程，别的线程才可以执行某些动作；

互斥量：多线程互斥使用的；一个线程占用某个资源，那么别的线程就无法访问，直到该线程离开，其他线程才可以访问该资源；

Ⅱ队列操作方法

队列操作方法就是FIFO，先入先出的原理。比如：线程A要使用UART发送一串数据，将其加入队列；接着线程B也要使用UART发送一串数据。

那么，线程A将这串数据加入队列，接着线程B又将要发送的一串数据加入队列。

在另外一个UART发送的线程中，从队列中按照FIFO方式读取队列里面的数据，依次发送出去即可。

创建一个队列（发送数据队列）

创建一个任务（UART发送数据线程）

线程A加入队列

线程B加入队列

另外一边的线程，依次读取队列数据，使用UART发送出去。

代码：

QueueHandle_t xQueue;xQueue = xQueueCreate(QUEUE_LENGTH, QUEUE_ITEM_SIZE);xTaskCreate(UART_Send_Task, "UART_Send", STACK_SIZE, NULL, TASK_PRIORITY, NULL); void TaskA(void *pvParameters){ for(;;) { //线程相关操作 //加入队列 xQueueSend(xQueue, &TaskA_Buf, 10) }} void TaskB(void *pvParameters){ for(;;) { //线程相关操作 //加入队列 xQueueSend(xQueue, &TaskB_Buf, 10) }} void UART_Send_Task(void *pvParameters){ for(;;) { //循环读取队列BUF if(xQueueReceive(xQueue, &Buf, 10) == pdTRUE) { USART_SendNByte(&Buf); } }}

以上两种方法是常用的，希望大家都掌握一下。上述仅让大家掌握原理，代码不宜直接复制粘贴使用。