在我们专栏前面的文章中，已经学习过 RT-Thread 线程操作函数、软件定时器、临界区的保护，我们都进行了一些底层的分析，能让我们更加理解 RT-Thread 的内核，但是也不要忽略了上层的函数使用 要理解 RT-Thread 面向对象的思想，对所有的这些线程啊，定时器，包括要介绍的信号量，邮箱这些，都是以 对象 来操作，直白的说来就是 对于所有这些对象，都是以结构体的形式来表示，然后通过对这个对象结构体的操作来进行的。

本文所要介绍的内容属于 IPC机制，这些内容相对来说比较简单，我们重点在于学会如何使用以及了解他们的使用场合。

在嵌入式操作系统中，运行代码主要包括线程 和 ISR，在他们的运行过程中，因为应用或者多线程模型带来的需求，有时候需要同步，有时候需要互斥，有时候也需要彼此交换数据。操作系统必须提供相应的机制来完成这些功能，这些机制统称为 线程间通信（IPC机制）。

本文所要介绍的就是关于线程同步的信号量、互斥量、事件 也属于 IPC机制。

RT-Thread 中的 IPC机制包括信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列。对于学习 RT-Thread ，这些IPC机制我们必须要学会灵活的使用。

为什么要说一下这个IPC机制？

我们前面说到过，RT-Thread 面向对象的思想，所有的这些 IPC 机制都被当成一个对象，都有一个结构体控制块，我们用信号量结构体来看一看：Kernel object有哪些，我们可以从基础内核对象结构体定义下面的代码找到：本节说明了 RT-Thread 的 IPC 机制，同时通过 信号量的结构体控制块再一次的认识了 RT-Thread 面向对象的设计思想。

在我的 FreeRTOS 专栏中，对于FreeRTOS 的信号量，互斥量，事件集做过说明和测试。在这个部分，实际上 RT-Thread 与 FreeRTOS 是类似的，都是一样的思想。所以如果属熟悉FreeRTOS的话，这部分是简单的，我们要做的就是记录一下 对象的控制块，和操作函数，加以简单的示例测试。

信号量官方的说明是：信号量是一种轻型的用于解决线程间同步问题的内核对象，线程可以获取或释放它，从而达到同步或互斥的目的。

信号量非常灵活，可以使用的场合也很多：

在 FreeRTOS 中存在二值信号量，但是 RT-Thread 中已经没有了，官方有说明：信号量记住一句话基本就可以，释放一次信号量就+1，获取一次就-1，如果信号量数据为0，那么尝试获取的线程就会挂机，直到有线程释放信号量使得信号量大于0。

老规矩用源码，解释看注释（使用起来也方便复制 ~ ~！）：

同以前的线程那些一样，动态的方式，先定义一个信号量结构体的指针变量，接收创建好的句柄。

创建信号量：

对于最后的参数 flag，决定了当信号量不可用时（就是当信号量为0的时候），多个线程等待的排队方式。只有RT_IPC_FLAG_FIFO （先进先出）或 RT_IPC_FLAG_PRIO（优先级等待）两种 flag。

关于用哪一个，要看具体的情况，官方有特意说明：删除信号量：

静态的方式，先定义一个信号量结构体，然后对他进行初始化。

初始化信号量：

脱离信号量：

当信号量值大于零时，线程将获得信号量，并且相应的信号量值会减 1。

注意！要等待的时间是系统时钟节拍（OS Tick）。

无等待获取信号量：

当线程申请的信号量资源实例为0时，直接返回 - RT_ETIMEOUT。

释放信号量可以使得该信号量+1，如果有线程在等待这个信号量，可以唤醒这个线程。

信号量控制函数，用来重置信号量，使得信号量恢复为设定的值：

使用示例：

对sem重置后，会先把sem上挂起的所有任务进行唤醒（任务的error是-RT_ERROR），然后把sem的值会重新初始化成设定的值。

在官方论坛有如下说明：在rt_sem_release后使用rt_sem_control的目的是因为在某些应用中必须rt_sem_take和rt_sem_release依次出现，而不允许rt_sem_release被连续多次调用，一旦出现这种情况会被认为是出现了异常，通过调用rt_sem_control接口来重新初始化 sem_ack恢复异常。

前面说到过，信号量非常灵活，可以使用的场合也很多，官方也有很多例子，我们这里做个典型的示例— 停车场模型（前面用截图做解释，后面会附带源码）。

示例中，我们使用两个不同的按键来模拟车辆的进出，但是考虑到我们还没有学设备和驱动，没有添加按键驱动，所以我们用古老的方式来实现按键操作：

按键key3，代表车辆离开：按键key2，代表车辆进入：信号量的创建，初始10个车位：

当然不要忘了，车辆进入和车辆离开（两个按键）是需要两个线程的。

我们来看看测试效果，说明如图：注意上图测试最后的细节，虽然 one car get out！ 但是打印出来的停车位还是0，可以这么理解，key3_thread_entry线程释放了信号量以后还没来得及打印，等待信号量的线程key2_thread_entry就获取到了信号量。

具体的分析需要看rt_sem_release函数源码，里面会判断是否需要值+1，以及是否需要调度：附上上面测试代码:

互斥量是一种特殊的二值信号量。互斥量的状态只有两种，开锁或闭锁（两种状态值）。

互斥量支持递归，持有该互斥量的线程也能够再次获得这个锁而不被挂起。自己能够再次获得互斥量。

互斥量可以解决优先级翻转问题，它能够实现优先级继承。

互斥量互斥量不能在中断服务例程中使用。

优先级翻转，我在以前 FreeRTOS 专栏写过：再用官方的图加深理解：

优先级继承，我在以前 FreeRTOS 专栏也写过：再用官方的图加深理解：需要切记的是互斥量不能在中断服务例程中使用。

先定义一个指向互斥量结构体的指针变量，接收创建好的句柄。

创建互斥量：

删除互斥量：

静态的方式，先定义一个互斥量结构体，然后对他进行初始化。

初始化互斥量：

脱离互斥量：

一个时刻一个互斥量只能被一个线程持有。

如果互斥量没有被其他线程控制，那么申请该互斥量的线程将成功获得该互斥量。如果互斥量已经被当前线程线程控制，则该互斥量的持有计数加 1，当前线程也不会挂起等待。

在获得互斥量后，应该尽可能的快释放互斥量。

互斥量做一个简单的示例，但是即便简单，也能体现出优先级继承这个机制。

示例中，我们使用两个按键，key2按键，按一次获取互斥量，再按一次释放互斥量，打印自己初始优先级，当前优先级，互斥量占有线程优先级这几个量。key3按键，按一次，获取互斥量，立马就释放，也打印几个优先级。

互斥量的创建，和两个线程的优先级：key2操作：

key3操作：测试结果说明图：示例中为了更好的演示并没有快进快出，实际使用还是需要快进快出，除非你自己就是有这种特出需求。

还有一个细节，就是 RT-Thread 中对象的 名字，只能显示8个字符长度，长了会截断，并不影响使用。

事件集这部分与 FreeRTOS 基本一样。

事件集主要用于线程间的同步，它的特点是可以实现一对多，多对多的同步。即一个线程与多个事件的关系可设置为：其中任意一个事件唤醒线程，或几个事件都到达后才唤醒线程进行后续的处理；同样，事件也可以是多个线程同步多个事件。

RT-Thread 定义的事件集有以下特点：

先定义一个指向事件集结构体的指针变量，接收创建好的句柄。

创建事件集：

flag 使用哪一个，解释和信号量一样，可参考信号量创建部分说明。

删除事件集：

静态的方式，先定义一个事件集结构体，然后对他进行初始化。

初始化事件集：

脱离事件集：

发送事件函数可以发送事件集中的一个或多个事件。

内核使用 32 位的无符号整数来标识事件集，它的每一位代表一个事件，因此一个事件集对象可同时等待接收 32 个事件，内核可以通过指定选择参数 “逻辑与” 或“逻辑或”来选择如何激活线程。

事件集通过示例可以很好的理解怎么使用，我们示例中，用按钮发送事件，其他线程接收事件，进行对应的处理。

按键操作：线程逻辑或处理：逻辑或测试结果：线程逻辑与处理：逻辑与测试结果：

前面说过，RT-Thread 的这些机制与 FreeRTOS 大体上类似，如果对 FreeRTOS 这部分感兴趣的，可以看一下 FreeRTOS 这部分的博文:FreeRTOS记录（七、FreeRTOS信号量、事件标志组、邮箱和消息队列、任务通知的关系）

本文虽然只是介绍了信号量、互斥量和事件集这几个比较简单的线程同步操作，但是最终完成了后发现内容还是很多的。

洋洋洒洒这么多字，最终看下来自己还是挺满意的，希望我把该表述的都表达清楚了，希望大家多多提意见，让博主能给大家带来更好的文章。

那么下一篇的 RT-Thread 记录，就要来说说与线程通讯 有关的 邮箱、消息队列和信号内容了。

谢谢！