小实验 | 利用信号量实现跑马灯

上一次我们说到了uCOS中的信号量，信号量具有同步的作用，今天做一个小实验来说明这个。

实验任务：使用操作系统，创建三个任务，实现跑马灯的效果（即三个灯依次实现亮200ms，灭200ms）。

先看一下效果吧。

乍一看，可能觉得这个实验特别简单，确实，在裸机编程当中，即使是初学者也可以写出这个程序。但是带上了操作系统，就不能再使用原来的思维了。

我们先回忆一下如果是裸机当中，我们会怎么编。最简单的，只需要像下面这样写（省略main函数）：

while（1）

{

led1亮；

延时200ms；

led1灭；

延时200ms；

led2亮；

延时200ms；

led2灭；

延时200ms；

led3亮；

延时200ms；

led3灭；

延时200ms；

}

这样完全就可以实现要求，当然为了让主函数简洁，我们最好用三个函数封装一下：

void led1（void）

{

led1亮；

延时200ms；

led1灭；

延时200ms；

}

while(1)

{

led1();

led2();

led3();

}

当然有人可能会说，只要使用一个函数就行了，直接发送端码就行了，比如发送0x7f，延时，再发送0xbf ……。这样确实没毛病，但这不是我们今天讨论的内容。

好了，那我们能不能在操作系统中也这样，创建三个优先级不等的任务，实现跑马灯呢？答案是不行的。因为在裸机中，任务是按顺序执行的，执行完led1亮灭之后，再执行led2亮灭，最后执行led3亮灭，循环下来就是跑马灯效果，但是操作系统中是不会让CPU空闲的，点亮led1的时候，并不会在那里等，而是马上切换任务，这时led2就会点亮，再切换。所以虽然三个任务是有不同优先级，但是看到的效果是三个灯同时亮，同时灭，根本不会有跑马灯的效果，或者说，你感觉上是三个任务同时执行。

那为了避免这种情况，使用信号量是一种不错的方法。编程思路如下：

信号量1初值为1，三个任务同时去获取信号量1，但是只有优先级高的才能获取，然后执行，执行完之后释放信号量1，接着获取信号量2，由于信号量2初值为0，因此任务1被阻塞，任务2获取到了信号量1往下执行，执行完后释放信号量1，获取信号量2同样被阻塞，任务3执行完毕之后释放信号量1和信号量2，然后任务1被得到执行，并且再次阻塞在获取信号量2上（因为刚刚信号量2被任务2获取了），同理，其他任务也是重复上面的动作。这样就实现了一个闭环。

总结：信号量具有同步的作用，通过信号量可以实现任务之间的“交流”，即哪个任务该被阻塞，哪个任务可以得到执行。

另外，点灯是一门学问，不管是初学单片机，还是像现在使用操作系统，我们都是在点灯，因为点灯操作起来简单，现象也易于观察，只不过虽然都是点灯，但是使用的方法和涉及到的知识点是完全不一样的。当能够将各种理论综合起来花样点灯的时候，就说明有一定基础了。