IPC
一、进程（线程）之间的通信（Internal Process Communication, IPC）
在嵌入式系统中运行的代码主要包括线程和ISR,在他们的运行过程中，他们的运行步骤有时需要同步（按照预定的先后次序运行），他们访问的资源有时需要互斥（一个时刻只允许一个线程访问资源），他们之间有时也要彼此交换数据。这些需求，有的是因为应用需求，有的是多线程编程模型带来的需求。
操作系统必须提供相应的机制来完成这些功能，我们把这些机制统称为进（线）程间通信（IPC），RT-Thread中的IPC机制包括信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列五种。
通过IPC机制，我们可以协调多个线程（包括ISR）默契的工作，从而共同完成一个整项工作。
二、信号量工作机制
信号量是一种轻型的用于解决线程件同步问题的内核对象，线程可以获取或者释放它，从而达到同步或互斥的目的。
信号量的工作机制如上图所示，每个信号量对象都有一个信号量值和一个线程等待队列，信号量的值对应信号量对象的实例数目（该信号量表示的资源的数目），假如信号量的value值是5，表示还有5个信号量实例（资源）可以被申请使用，当该value==0时，再申请该信号量的线程就会被挂起再该信号量的等待队列上，等待可用的信号量实例。
三、信号量控制块
用于管理和映射一个信号量对象的数据结构
struct rt_semaphore
{
struct rt_ipc_object parent; /**< inherit from ipc_object */
rt_uint16_t value; /**< value of semaphore. */
};
typedef struct rt_semaphore *rt_sem_t;//信号量控制块指针
定义静态信号量：struct rt_semaphore static_sem;
定义动态信号量： rt_sem_t dynamic_sem;//定义一个信号量控制块指针，之后可以通过动态创建的方法创建一个信号量控制块，并将信号量控制块指针返回赋值给该指针。
四、信号量操作API函数
RT-Thread中，关于信号量操作的API函数如下
#ifdef RT_USING_SEMAPHORE
/*
* semaphore interface
*/
rt_err_t rt_sem_init(rt_sem_t sem,
const char *name,
rt_uint32_t value,
rt_uint8_t flag);
rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem);
rt_sem_t rt_sem_create(const char *name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);
rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t sem);
rt_err_t rt_sem_take(rt_sem_t sem, rt_int32_t time);
rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);
rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);
rt_err_t rt_sem_control(rt_sem_t sem, int cmd, void *arg);
#endif
1.初始化与脱离（静态初始化一个已经静态定义的一个信号量对象）
rt_err_t rt_sem_init(rt_sem_t sem,//之前定义好的信号量控制块
const char *name,//名字
rt_uint32_t value,//信号量value初始化值
rt_uint8_t flag);//获取信号量的线程等待队列的排队顺序。
//RT_IPC_FLAG_FIF0,先进先出；RT_IPC_FLAG_PRIO,根据优先级
rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem);//将信号量对象从内核管理对象中脱离
2.创建与删除（动态的方法创建一个信号量，并返回信号量控制块指针；将信号量从内核管理对象中删除 ）
rt_sem_t rt_sem_create(const char *name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);
rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t sem);3.获取信号量（用于线程或者ISR中，申请一个信号量，并获取对应资源，并将信号量value值减1，当value值为0时，线程会挂起进入线程等待队列）
rt_err_t rt_sem_take(rt_sem_t sem, rt_int32_t time);//time表示时间等待参数，time*10ms，RT_WAITTING_FORVER=-1
rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);4.释放信号量（用于线程或者ISR中，释放一个信号量，并释放对应资源，并将信号量value值加1）
rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);五、应用实例代码
1 /*
2 * 程序清单：信号量例程
3 *
4 * 该例程创建了一个动态信号量，初始化两个线程，线程1在count每计数10次时，
5 * 发送一个信号量，线程2在接收信号量后，对number进行加1操作
6 */
7 #include <rtthread.h>
8
9 #define THREAD_PRIORITY 25
10 #define THREAD_TIMESLICE 5
11
12 /* 指向信号量的指针 */
13 static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;
14
15 ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
16 static char thread1_stack[1024];
17 static struct rt_thread thread1;
18 static void rt_thread1_entry(void *parameter)
19 {
20 static rt_uint8_t count = 0;
21
22 while(1)
23 {
24 if(count <= 100)
25 {
26 count++;
27 }
28 else
29 return;
30
31 /* count每计数10次，就释放一次信号量 */
32 if(0 == (count % 10))
33 {
34 rt_kprintf("t1 release a dynamic semaphore.\n" );
35 rt_sem_release(dynamic_sem);
36 }
37 }
38 }
39
40 ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
41 static char thread2_stack[1024];
42 static struct rt_thread thread2;
43 static void rt_thread2_entry(void *parameter)
44 {
45 static rt_err_t result;
46 static rt_uint8_t number = 0;
47 while(1)
48 {
49 /* 永久方式等待信号量，获取到信号量，则执行number自加的操作 */
50 result = rt_sem_take(dynamic_sem, RT_WAITING_FOREVER);
51 if (result != RT_EOK)
52 {
53 rt_kprintf("t2 take a dynamic semaphore, failed.\n");
54 rt_sem_delete(dynamic_sem);
55 return;
56 }
57 else
58 {
59 number++;
60 rt_kprintf("t2 take a dynamic semaphore. number = %d\n" ,number);
61 }
62 }
63 }
64
65 /* 信号量示例的初始化 */
66 int semaphore_sample()
67 {
68 /* 创建一个动态信号量，初始值是0 */
69 dynamic_sem = rt_sem_create("dsem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
70 if (dynamic_sem == RT_NULL)
71 {
72 rt_kprintf("create dynamic semaphore failed.\n");
73 return -1;
74 }
75 else
76 {
77 rt_kprintf("create done. dynamic semaphore value = 0.\n");
78 }
79
80 rt_thread_init(&thread1,
81 "thread1",
82 rt_thread1_entry,
83 RT_NULL,
84 &thread1_stack[0],
85 sizeof(thread1_stack),
86 THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
87 rt_thread_startup(&thread1);
88
89 rt_thread_init(&thread2,
90 "thread2",
91 rt_thread2_entry,
92 RT_NULL,
93 &thread2_stack[0],
94 sizeof(thread2_stack),
95 THREAD_PRIORITY-1, THREAD_TIMESLICE);
96 rt_thread_startup(&thread2);
97
98 return 0;
99 }
100 /* 导出到 msh 命令列表中 */
101 MSH_CMD_EXPORT(semaphore_sample, semaphore sample);
