当前位置：首页 > news >正文

【RTOS面试题】ISR中可以使用互斥锁和信号量吗？

news 来源：原创 2024/9/20 4:32:16

在中断服务程序（ISR, Interrupt Service Routine）中直接使用互斥锁（mutex）和信号量（semaphore）是有风险的，因为这些同步机制通常不是中断安全的。但是，可以通过一些方法来安全地在 ISR 中使用互斥锁和信号量。在这里插入图片描述

1. 中断安全的互斥锁和信号量

在某些RTOS（实时操作系统）中，提供了中断安全的互斥锁和信号量的实现。这些实现通常在内部做了特殊的处理，使其可以在 ISR 中安全地使用。例如，在 FreeRTOS 中，可以使用互斥锁和信号量的中断安全版本。

2. 通过任务队列传递信号

一种常用的方法是不在 ISR 中直接使用互斥锁或信号量，而是将请求封装成消息，并通过任务队列（task queue）传递给任务（task）。任务在安全的上下文中处理这些消息，从而间接地使用互斥锁或信号量。

3. 禁用中断

在 ISR 中短暂禁用中断可以确保互斥锁和信号量操作的原子性。但是这种方法需要非常小心，因为长时间禁用中断会导致中断丢失或系统响应变慢。

示例代码

下面是一个简单的示例，展示了如何在 ISR 中使用互斥锁和信号量：

示例 1: 使用任务队列传递信号

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"// 定义一个任务队列
QueueHandle_t xQueue;// 定义一个信号量
SemaphoreHandle_t xSemaphore;void vISRHandler(void *pvParameters)
{// 在 ISR 中发送消息给任务队列BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;xQueueSendFromISR(xQueue, &xHigherPriorityTaskWoken, &xHigherPriorityTaskWoken);
}void vTaskFunction(void *pvParameters)
{for(;;){// 从任务队列中接收消息if (xQueueReceive(xQueue, NULL, portMAX_DELAY)){// 在任务中安全地使用互斥锁xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);// 执行关键操作// ...xSemaphoreGive(xSemaphore);}}
}void main()
{xQueue = xQueueCreate(10, sizeof(BaseType_t));xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex();// 创建任务xTaskCreate(vTaskFunction, "Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);// 初始化 ISR// ...// 开始调度vTaskStartScheduler();
}

示例 2: 使用中断安全的信号量

#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"SemaphoreHandle_t xSemaphore;void vISRHandler(void *pvParameters)
{// 在 ISR 中使用中断安全的信号量BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);if (xHigherPriorityTaskWoken){portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);}
}void vTaskFunction(void *pvParameters)
{for(;;){// 在任务中等待信号量xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);// 执行关键操作// ...}
}void main()
{xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();// 创建任务xTaskCreate(vTaskFunction, "Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);// 初始化 ISR// ...// 开始调度vTaskStartScheduler();
}