FreeRTOS是一款非常流行的用于微控制器的实时操作系统。信号量是FreeRTOS中一种用于任务间通信和同步的机制。下面我将介绍FreeRTOS信号量的基本概念以及一些实践示例，以帮助你更好地理解和应用它。

信号量的类型

1. 二值信号量（Binary Semaphore）：

   • 类似于互斥锁，只有两个状态：可用和不可用。
   • 常用于简单的任务同步或者保护共享资源。

2. 计数信号量（Counting Semaphore）：

   • 允许多个信号量“令牌”计数，适合于资源计数或任务通知。
   • 可以用于限制对特定资源的并发访问。

信号量的创建

1. 创建二值信号量：

   SemaphoreHandle_t xBinarySemaphore;  
   xBinarySemaphore = xSemaphoreCreateBinary();  

2. 创建计数信号量：

   SemaphoreHandle_t xCountingSemaphore;  
   xCountingSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(maxCount, initialCount);  

信号量的使用

1. 从ISR中释放信号量：

   BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;  
   xSemaphoreGiveFromISR(xBinarySemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);  
   portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);  

2. 在任务中获取信号量：

   if (xSemaphoreTake(xBinarySemaphore, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {  
      // 成功获取信号量，可以执行相关任务  
   }  

3. 在任务中释放信号量：

   xSemaphoreGive(xBinarySemaphore);  

实践示例

假设我们有一个简单的生产者-消费者问题，其中一个任务（生产者）生成数据，而另一个任务（消费者）处理数据。

// 定义信号量句柄  
SemaphoreHandle_t xSemaphore;  
// 生产者任务  
void vProducerTask(void *pvParameters) {  
    for (;;) {  
        // 生成数据（模拟）  
        printf("Producing data...\n");  
        // 信号量给予通知消费者  
        xSemaphoreGive(xSemaphore);  
        // 模拟处理间隔  
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));  
    }  
}  
// 消费者任务  
void vConsumerTask(void *pvParameters) {  
    for (;;) {  
        // 等待信号量  
        if (xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {  
            // 处理数据（模拟）  
            printf("Consuming data...\n");  
        }  
    }  
}  
// 主函数  
int main(void) {  
    // 创建二值信号量  
    xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();  
    // 创建任务  
    xTaskCreate(vProducerTask, "Producer", 1000, NULL, 1, NULL);  
    xTaskCreate(vConsumerTask, "Consumer", 1000, NULL, 1, NULL);  
    // 启动调度器  
    vTaskStartScheduler();  
    // 永不到达这里  
    for (;;);  
}  

注意事项

• 优先级反转：当多个任务使用信号量访问共享资源时，要小心任务优先级反转问题，可以考虑使用互斥信号量来避免该问题。
• 死锁：如果不正确使用信号量，有可能会导致死锁，确保任务不长时间持有信号量。

通过合理地使用FreeRTOS中的信号量，你可以在嵌入式系统中实现高效的任务同步和资源管理，使你的系统更加稳定和响应迅速。