LV01-01-AliOSThings-12-任务间通信-06-互斥锁和临界区使用实例

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本文主要是任务之间的通信——互斥锁的使用实例的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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TLSR8258 Datasheet Datasheet for Telink BLE + IEEE802.15.4 MultiStandard Wireless SoC TLSR8258
参考资料 AliOS Things 3.0 应用开发指南 这个只是一篇参考文章，里面是一些环境搭建相关的，可以参考
IP知识百科 - 华为 (huawei.com) IP的一些相关知识点
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蓝牙规范相关文档 Core Specification 5.2 核心规格 5.2，该规范定义了创建可互操作的Bluetooth 设备所需的技术。
《Core_v5.2.pdf》
Mesh Model(v1.1) 本Bluetooth 规范定义了模型（以及它们所需的状态和消息），这些模型用于在mesh 网络中的节点上执行基本功能，超出了Bluetooth Mesh 配置文件 规范中定义的基础模型。
本规范包括定义跨设备类型标准功能的通用模型，以及支持关键mesh 场景的模型，如照明控制、传感器、时间和场景。
《MshMDL_v1.1.pdf》
Mesh Profile(v1.0.1) 该Bluetooth 规范定义了基本要求，以实现可互操作的mesh 网络解决方案，用于Bluetooth 低能量无线技术。
《MshPRFv1.0.1.pdf》
Mesh Device Properties 本规范包含Bluetooth Mesh 配置文件 和Bluetooth Mesh 模型规范所要求的设备属性的定义。
但是跟之前的有些区别，我主要看的之前的版本：《MMeshDeviceProperties_v1.2.pdf》
GATT Specification Supplement GATT Specification Supplement | Bluetooth® Technology Website。
好像可以在线看：《GATT Specification Supplement》
Assigned Numbers GATT的一些类型定义可以在这里找。
AliOS Things alios-things/AliOS-Things Gitee上的AliOSThings SDK源码仓库
alibaba/AliOS-Things GitHub上的AliOSThings SDK源码仓库
天猫精灵蓝牙Mesh协议栈 alibaba-archive/genie-bt-mesh-stack GitHub上的天猫精灵蓝牙Mesh协议栈源码仓库。
之前是在alibaba/genie-bt-mesh-stack这个仓库。
写笔记的时候最新提交为faf523618a6a2560090fc423222b9db80984bb7a
蓝牙Mesh设备开发指南 阿里云生活服务平台开发手册——蓝牙设备开发一节中的内容

一、多任务竞争资源分析

1. 我们只有一个串口

image-20200810154328192

如图所示，其实我们的开发板通过串口向屏幕打印数据的时候，串口其实你就相当于各个任务的共享资源了，同一时刻只能有一个任务使用串口，否则数据打印就会出现错乱。

2. 一个实例

我们写一个实例，来验证一下不对串口进行保护会发生什么。这里以在mk3080开发板运行为例，其他也都一样。

2.1 两个任务

首先我们创建两个任务，它们需要有一个优先级：

image-20231206192505192

2.2 task1任务

我们再来看一下两个任务的内容，task1任务函数如下所示：

image-20231206192629302

2.3 task2任务

task2任务函数如下图所示：

image-20231206192855558

2.4 实例源码

完整源码如下，也可以看这里：helloworld_mk3080/example/03_mutex_intrpt_none.c · sumumm/AliOS-Things-Prj - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

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/** =====================================================
 * Copyright © hk. 2022-2025. All rights reserved.
 * File name  : 03_mutex_intrpt.c
 * Author     : 上上签
 * Date       : 2023-12-05
 * Version    : 
 * Description: 
 * ======================================================
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <aos/kernel.h>
#include "aos/init.h"
#include "board.h"
#include <k_api.h>
#include "aos/hal/gpio.h"
#include "ulog/ulog.h"

#define RED_LED   0 // PA14
#define GRE_LED   1 // PA15

#define KEY1_PORT 8 // PA5
#define KEY2_PORT 2 // PA22
#define KEY3_PORT 4 // PA23

#define TASK1_NAME 		 "task1"
#define TASK2_NAME 		 "task2"
#define APP_MOUDLE_NAME  "app_task"

aos_task_t  task1_handle;
aos_task_t  task2_handle;

gpio_dev_t  led_gpio_dev[2] = {0}; 
gpio_dev_t  key_gpio_dev;
uint32_t    key_value;
void task1_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	while(1)
	{
	 	printf("++++++++++%s test!++++++++++\r\n", task_name);
		aos_msleep(10);
	
	}
}

void task2_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	while(1)
	{
	 	printf("%s test 1\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 2\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 3\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 4\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 5\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 6\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 7\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 8\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 9\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 10\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 11\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 12\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 13\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 14\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 15\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 16\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 17\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 18\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 19\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 20\r\n", task_name);
	}
}

int led_init(void)
{
    //由于PA14时rtl8710的jtag接口，我要使用GPIO功能，必须先关闭jtag借口
    sys_jtag_off();
    led_gpio_dev[0].port = RED_LED;
    led_gpio_dev[0].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[0].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[0]);

    led_gpio_dev[1].port = GRE_LED;
    led_gpio_dev[1].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[1].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[1]);

    return 0;
}

int application_start(int argc, char *argv[])
{
    int ret = 0;
    int index = 0;

    led_init();
    key_gpio_dev.port = KEY1_PORT;
    //根据原理图分析配置位输入上拉模式
    key_gpio_dev.config = INPUT_PULL_UP;
    key_gpio_dev.priv = NULL;
    //key 初始化
    hal_gpio_init(&key_gpio_dev);

    aos_set_log_level(AOS_LL_INFO);

    // 创建两个指定优先级的任务
    ret = aos_task_new_ext(&task1_handle, TASK1_NAME, task1_entry, NULL, 4*128, 58);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task key create err\r\n");
	}
	ret = aos_task_new_ext(&task2_handle, TASK2_NAME, task2_entry, NULL, 4*128, 59);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task led create err\r\n");
	}

    while(1)
    {
        aos_msleep(1000);
        hal_gpio_output_toggle(&led_gpio_dev[1]);
    }
  
}

2.5 测试结果

烧写完成后，我们运行一下看一下运行结果：

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可以看到，task1和task2出现竞争，我们的task2应该是要完整的打印完1-20的，但是实际被task1打断了3次，甚至于一行都没完整打印完就被打断了，这样是很危险的，怎么办》这时候就用到互斥锁啦。

二、互斥锁

这里以mk3080开发板为例。

1. 使用实例

我们修改一下代码，添加互斥锁进行保护，如下所示，也可以看这里：helloworld_mk3080/example/03_mutex.c · sumumm/AliOS-Things-Prj - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

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/** =====================================================
 * Copyright © hk. 2022-2025. All rights reserved.
 * File name  : 03_mutex.c
 * Author     : 上上签
 * Date       : 2023-12-05
 * Version    : 
 * Description: 
 * ======================================================
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <aos/kernel.h>
#include "aos/init.h"
#include "board.h"
#include <k_api.h>
#include "aos/hal/gpio.h"
#include "ulog/ulog.h"

#define RED_LED   0 // PA14
#define GRE_LED   1 // PA15

#define KEY1_PORT 8 // PA5
#define KEY2_PORT 2 // PA22
#define KEY3_PORT 4 // PA23

#define TASK1_NAME 		 "task1"
#define TASK2_NAME 		 "task2"
#define APP_MOUDLE_NAME  "app_task"

aos_task_t  task1_handle;
aos_task_t  task2_handle;

gpio_dev_t  led_gpio_dev[2] = {0}; 
gpio_dev_t  key_gpio_dev;
uint32_t    key_value;

aos_mutex_t printf_mutex;

void task1_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	while(1)
	{
		aos_mutex_lock(&printf_mutex, AOS_WAIT_FOREVER);
	 	printf("++++++++++%s test!++++++++++\r\n", task_name);
		aos_mutex_unlock(&printf_mutex);
		aos_msleep(10);
	}
}

void task2_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	while(1)
	{
		aos_mutex_lock(&printf_mutex, AOS_WAIT_FOREVER);
	 	printf("%s test 1\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 2\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 3\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 4\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 5\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 6\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 7\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 8\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 9\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 10\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 11\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 12\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 13\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 14\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 15\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 16\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 17\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 18\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 19\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 20\r\n", task_name);
		aos_mutex_unlock(&printf_mutex);
	}
}

int led_init(void)
{
    //由于PA14时rtl8710的jtag接口，我要使用GPIO功能，必须先关闭jtag借口
    sys_jtag_off();
    led_gpio_dev[0].port = RED_LED;
    led_gpio_dev[0].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[0].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[0]);

    led_gpio_dev[1].port = GRE_LED;
    led_gpio_dev[1].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[1].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[1]);

    return 0;
}

int application_start(int argc, char *argv[])
{
    int ret = 0;
    int index = 0;

    led_init();
    key_gpio_dev.port = KEY1_PORT;
    //根据原理图分析配置位输入上拉模式
    key_gpio_dev.config = INPUT_PULL_UP;
    key_gpio_dev.priv = NULL;
    //key 初始化
    hal_gpio_init(&key_gpio_dev);

    aos_set_log_level(AOS_LL_INFO);

	// 初始化互斥锁
	ret = aos_mutex_new(&printf_mutex);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME, "New mutex erro\r\n");
	}

    // 创建两个指定优先级的任务
    ret = aos_task_new_ext(&task1_handle, TASK1_NAME, task1_entry, NULL, 8*128, 58);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task key create err\r\n");
	}
	ret = aos_task_new_ext(&task2_handle, TASK2_NAME, task2_entry, NULL, 8*128, 59);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task led create err\r\n");
	}

    while(1)
    {
        aos_msleep(1000);
        hal_gpio_output_toggle(&led_gpio_dev[1]);
    }
  
}

2. 测试结果

我们更新代码，看一下这次的串口数据：

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可以看到task2的数据都是完整打印完毕的，说明互斥锁生效了。

三、临界区

这里还是以mk3080开发板为例，上面我们通过互斥锁达到了目的，其实临界区也一样可以。

1. 使用实例

示例代码如下，也可以看这里：helloworld_mk3080/example/03_intrpt.c · sumumm/AliOS-Things-Prj - Gitee.com

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 * Copyright © hk. 2022-2025. All rights reserved.
 * File name  : 04_mutex.c
 * Author     : 上上签
 * Date       : 2023-12-06
 * Version    : 
 * Description: 
 * ======================================================
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <aos/kernel.h>
#include "aos/init.h"
#include "board.h"
#include <k_api.h>
#include "aos/hal/gpio.h"
#include "ulog/ulog.h"

#define RED_LED   0 // PA14
#define GRE_LED   1 // PA15

#define KEY1_PORT 8 // PA5
#define KEY2_PORT 2 // PA22
#define KEY3_PORT 4 // PA23

#define TASK1_NAME 		 "task1"
#define TASK2_NAME 		 "task2"
#define APP_MOUDLE_NAME  "app_task"

aos_task_t  task1_handle;
aos_task_t  task2_handle;

gpio_dev_t  led_gpio_dev[2] = {0}; 
gpio_dev_t  key_gpio_dev;
uint32_t    key_value;

void task1_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	while(1)
	{
	 	printf("++++++++++%s test!++++++++++\r\n", task_name);
		aos_msleep(10);
	}
}

void task2_entry(void *arg)
{
    const char * task_name;
    task_name = aos_task_name();
	CPSR_ALLOC();
	while(1)
	{
		RHINO_CRITICAL_ENTER();
	 	printf("%s test 1\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 2\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 3\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 4\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 5\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 6\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 7\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 8\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 9\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 10\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 11\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 12\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 13\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 14\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 15\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 16\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 17\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 18\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 19\r\n", task_name);
	 	printf("%s test 20\r\n", task_name);
		RHINO_CRITICAL_EXIT();
	}
}

int led_init(void)
{
    //由于PA14时rtl8710的jtag接口，我要使用GPIO功能，必须先关闭jtag借口
    sys_jtag_off();
    led_gpio_dev[0].port = RED_LED;
    led_gpio_dev[0].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[0].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[0]);

    led_gpio_dev[1].port = GRE_LED;
    led_gpio_dev[1].config = OUTPUT_PUSH_PULL;
    led_gpio_dev[1].priv = NULL;
    //gpio PA14初始化
    hal_gpio_init(&led_gpio_dev[1]);

    return 0;
}

int application_start(int argc, char *argv[])
{
    int ret = 0;
    int index = 0;

    led_init();
    key_gpio_dev.port = KEY1_PORT;
    //根据原理图分析配置位输入上拉模式
    key_gpio_dev.config = INPUT_PULL_UP;
    key_gpio_dev.priv = NULL;
    //key 初始化
    hal_gpio_init(&key_gpio_dev);

    aos_set_log_level(AOS_LL_INFO);

    // 创建两个指定优先级的任务
    ret = aos_task_new_ext(&task1_handle, TASK1_NAME, task1_entry, NULL, 8*128, 58);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task key create err\r\n");
	}
	ret = aos_task_new_ext(&task2_handle, TASK2_NAME, task2_entry, NULL, 8*128, 59);
	if(ret != 0)
	{
		LOGE(APP_MOUDLE_NAME,"task led create err\r\n");
	}

    while(1)
    {
        aos_msleep(1000);
        hal_gpio_output_toggle(&led_gpio_dev[1]);
    }
}

2. 测试结果

跟上面互斥锁的效果一样，但是虽然保护了task2不被task1打断，但是由于开关中断，且task2执行时间较长，这好像就影响到了task1，并非是task2执行完毕就执行task1，这应该是系统调度出现了问题导致。

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