信號量即Semaphore。信號量主要用于控制和保護任務對特定資源的訪問。FreeRTOS的信號量分為二值信號量、計數型信號量和互斥信號量。其中互斥信號量即Mutex在CMSIS API中被獨立；本文主要講解二值信號量和計數型信號量。

在FreeRTOS中，二值信號量和計數信號量在創建方式和功能上沒有差異，兩者區別僅為二值信號量token數為1；而計數信號量token>1。

• 信號量工作原理
  

圖示為CMSIS-RTOS的信號量抽象原理圖。系統創建信號量，一并指定信號量內token(object)數量。線程(任務)可進行拿取/放入token的操作。

①放入token：線程可以向信號量中放入token。調用一次相應函數即放入一個。若當前信號量已滿則報錯。

②拿取token:   線程向信號量中拿取token。和消息隊列一樣，取操作可以設置阻塞超時時間。當消息量中無token時，線程進入**BLOCK**狀態等待消息量被放入token。**在此期間當任務檢測到消息量放入token時，將自動由****BLOCK**態轉移為**READY**態。當等待的時間超過了指定的阻塞時間，即使隊列中尚無數據，任務也會自動從阻塞態轉移為**READY**態。此時程序會返回**osErrorTimeout**錯誤。若沒有設置**阻塞超時**且參數正確，返回**osErrorResource**錯誤**。**

• Semaphore APIs

①創建信號量

可以通過函數 **osSemaphoreNew() **創建信號量。在創建時，可以選擇信號量可容納token的數量、初始token數; 并且可以傳入配置結構體。當創建失敗時返回NULL。

當max_count為1時，將創建二值信號量。

osSemaphoreId_t osSemaphoreNew (uint32_t max_count, uint32_t initial_count, const osSemaphoreAttr_t *attr);/*
@param:   max_count        -信號量可容納token的數量
          initial_count    -信號量初始時刻含有的token數量；initial_count<=max_count
          *attr            -配置結構體
@retval    -信號量ID(句柄)；若創建失敗返回NULL
*/

②獲取信號量中token 【可在中斷中使用】

※當在中斷中使用該函數時，阻塞延時時間timeout應設置為0U，否則報Parameter錯誤。

線程調用該函數時，當消息量中無token時，線程進入BLOCK狀態等待消息量被放入token。在此期間當任務檢測到消息量放入token時，將自動由****BLOCK態轉移為READY態。當等待的時間超過了指定的阻塞時間，即使隊列中尚無數據，任務也會自動從阻塞態轉移為READY態。此時程序會返回osErrorTimeout錯誤。若沒有設置阻塞超時且參數正確，返回osErrorResource錯誤**。**

osStatus_t osSemaphoreAcquire (osSemaphoreId_t semaphore_id, uint32_t timeout);/*  獲取一個token
@param:     semaphore_id    -傳入信號量ID(句柄)
            timeout         -阻塞延時時間
@retval:
         osOK: 操作成功
         osErrorTimeout: the token could not be obtained in the given time.
         osErrorResource: the token could not be obtained when no timeout was specified.
         osErrorParameter: the parameter semaphore_id is NULL or invalid.*/

timeout參數：

==  0U     //不設置阻塞超時時間
 ==  osWaitForever  //任務將一直阻塞直到空隊列被寫入/滿隊列被取出數據
 ==  Ticks   //設置具體等待時間，單位為RTOS心跳數(Ticks)

③ 向信號量放入一個token 【可在中斷中使用】

當信號量溢出時，函數返回**osErrorResource **。

osStatus_t osSemaphoreRelease (osSemaphoreId_t semaphore_id);/*放入一個token
@param:     semaphore_id    -傳入信號量ID(句柄)
@retval:
    osOK: the token has been released and the count incremented.
    osErrorResource: the token could not be released (maximum token count has been reached).
    osErrorParameter: the parameter semaphore_id is NULL or invalid.
*/

④獲取狀態

uint32_t osSemaphoreGetCount (osSemaphoreId_t semaphore_id);/*獲取信號量中token數
*/

⑤清理(刪除)信號量

osStatus_t osSemaphoreDelete (osSemaphoreId_t semaphore_id);/*
@retval:  
    osOK: the semaphore object has been deleted.
    osErrorParameter: the parameter semaphore_id is NULL or invalid.
    osErrorResource: the semaphore is in an invalid state.
    osErrorISR: osSemaphoreDelete cannot be called from interrupt service routines.
*/