14.2.2 FreeRTOS信号量的函数解析
信号量相关的函数头文件定义在“semphr.h”文件中，原函数均定义在“queue.c”文件中，一些函数直接调用队列相关的函数。下面只分析信号量创建函数、信号量释放函数和信号量获取函数，其他函数请读者自己分析。
1.信号量创建函数
二值信号量创建函数：xSemaphoreCreateBinary（）、xSemaphoreCreateBinaryStatic（）。
计数信号量创建函数：xSemaphoreCreateCounting（）、xSemaphoreCreateCountingStatic（）。
互斥信号量创建函数：xSemaphoreCreateMutex（）、xSemaphoreCreateMutexStatic（）。
递归互斥信号量创建函数：xSemaphoreCreateRecursiveMute（）。
其中，二值信号量、计数信号量、互斥信号量有动态和静态两种创建方法。这些函数均是调用队列的通用创建函数xQueueGenericCreate（）和xQueueGenericCreateStatic（）实现的，函数原型参见14.1.2小节。如果创建函数返回NULL，说明创建失败，反之则说明创建成功。下面以二值信号量创建函数为例进行分析。
二值信号量创建函数xSemaphoreCreateBinary（）的代码如下。
由以上代码可知，二值信号量创建函数xSemaphoreCreateBinary（）使用函数xQueueGenericCreate（）来创建一个类型为queueQUEUE_TYPE_BINARY_SEMAPHORE、长度为1、队列项长度为0的队列。
要创建一个二值信号量，方法如下。
要创建一个计数信号量，方法如下。
要创建一个互斥信号量，方法如下。
要创建一个递归互斥信号量，方法如下。
2.信号量释放函数
信号量释放函数有两个：一个是任务级信号量释放函数xSemaphoreGive（），另一个是中断级信号量释放函数xSemaphoreGiveFromISR（）。二值信号量、计数信号量和互斥信号量均使用这两个函数。
递归互斥信号量的释放函数是xSemaphoreGiveRecursive（）。
（1）任务级信号量释放函数。
xSemaphoreGive（）函数用于释放二值信号量、计数信号量和互斥信号量。此函数是一个宏，真正释放信号量的过程是由函数xQueueGenericSend（）来完成的，函数原型如下。
①输入参数xSemaphore表示要释放的信号量句柄。
②返回参数：pdPASS表示成功，errQUEUE_FULL表示失败。
函数xSemaphoreGive（）在文件“semphr.h”中有如下定义。
该函数调用队列中的xQueueGenericSend（）函数，可以看出任务级释放信号量的过程就是向队列发送消息的过程，只是这里并没有发送具体的消息，阻塞时间semGIVE_BLOCK_TIME=0，入队方式采用后向入队。入队的时候，队列结构体成员变量uxMessagesWaiting会加1。对于二值信号量，通过判断uxMessagesWaiting就能知道信号量是否有效：uxMessagesWaiting=1，说明二值信号量有效，为0就无效。如果队列已满就返回错误值errQUEUE_FULL，提示入队失败。
（2）中断级信号量释放函数。
xSemaphoreGiveFromISR（）函数用于在中断中释放信号量。此函数用来释放二值信号量和计数信号量，但不能在中断服务函数中释放互斥信号量。此函数是一个宏，真正执行的是函数xQueueGiveFromISR（），此函数原型如下。
①输入参数xSemaphore表示要释放的信号量句柄。
②输入参数pxHigherPriorityTaskWoken用于标记退出此函数以后是否进行任务切换。当此值为pdTRUE的时候，在退出中断服务函数之前一定要进行一次任务切换，否则应将此值设为NULL。(https://www.daowen.com)
③返回参数：pdPASS表示成功，errQUEUE_FULL表示失败。
（3）递归互斥信号量的释放函数。
xSemaphoreGiveRecursive（）函数是一个宏，真正执行的是函数xQueueGiveMutexRecursive（），语句如下。
3.信号量获取函数
信号量获取函数和信号量释放函数一一对应，任务级信号量获取函数为xSemaphoreTake（），中断级信号量获取函数为xSemaphoreGiveFromISR（），二值信号量、计数信号量、互斥信号量均使用这两个函数。
递归互斥信号量的获取函数是xSemaphoreTakeRecursive（）。
（1）任务级信号量获取函数。
xSemaphoreTake（）函数用于获取二值信号量、计数信号量和互斥信号量。此函数是一个宏，真正获取信号量的过程是由通用队列接收函数xQueueGenericReceive（）来完成的，函数原型如下。
①输入参数xSemaphore表示要获取的信号量句柄。
②输入参数xBlockTime表示阻塞时间。
③返回参数：pdPASS表示成功，errQUEUE_FULL表示失败。
该函数的宏定义如下。
获取信号量的过程即读取队列的过程，但这里并不是为了读取队列中的消息。在14.1.2小节介绍的函数xQueueGenericReceive（）中，如果队列为空并且阻塞时间为0，就立即返回errQUEUE_EMPTY，表示队列满；如果队列为空并且阻塞时间不为0，就将任务添加到延时列表中。数据读取完成以后，还需要将队列结构体成员变量uxMessagesWaiting减1，然后解除某些因为入队而阻塞的任务，最后返回pdPASS表示出队成功。
（2）中断级信号量获取函数xSemaphoreTakeFromISR（）。
在中断服务函数中获取信号量用函数xSemaphoreTakeFromISR（）。该函数适用于获取二值信号量和计数信号量，不适用于获取互斥信号量。
xSemaphoreTakeFromISR（）函数是通过xQueueReceiveFromISR（）宏定义的，此函数原型如下。
①输入参数xSemaphore表示要获取的信号量句柄。
②输入参数pxHigherPriorityTaskWoken用于标记退出此函数以后是否进行任务切换。当此值为pdTRUE的时候，在退出中断服务函数之前一定要进行一次任务切换。
③返回参数：pdPASS表示获取信号量成功，pdFALSE表示获取信号量失败。
在中断中获取信号量真正使用的是函数xQueueReceiveFromISR（），这个函数就是中断级出队函数。当队列不为空的时候，就复制队列中的数据（用于信号量的时候不需要数据），同时将队列结构体中的成员变量uxMessagesWaiting减1。如果有任务因为入队而阻塞，就解除阻塞。如果解除阻塞的任务拥有更高优先级，就将参数pxHigherPriorityTaskWoken设置为pdTRUE，最后返回pdPASS表示出队成功，如果队列为空就直接返回pdFAIL表示出队失败。
（3）递归互斥信号量获取函数xSemaphoreTakeRecursive（）。
递归互斥信号量的获取使用函数xSemaphoreTakeRecursive（），其定义如下。
①输入参数xMutex表示获取的递归互斥信号量句柄。
②输入参数xBlockTime表示阻塞时间。
③该函数无返回参数。
该函数采用宏定义，实现函数是xQueueTakeMutexRecursive（），宏定义如下。
