14.2.5 互斥信号量应用：共享资源串口互斥访问设计
1.任务要求
串口是嵌入式应用系统常用的接口，在应用中，经常需要输出不同任务的不同消息。现有高、中、低优先级的3个任务，同时需要应用串口向计算机发送消息。请用STM32F1和FreeRTOS结合二值信号量和互斥信号量设计程序，实现对共享资源串口的访问，保障数据的正常输出。
2.硬件设计
共享资源串口互斥访问硬件电路如图14.15所示，任务中要求对串口进行互斥访问，硬件设计将串口2作为共享资源，串口2的PA2和PA3通过CH340与上位机相连，上位机通过超级终端或串口助手软件等观察任务运行。
3.软件设计
设计3个任务，分别向串口打印执行次数，3个任务优先级分别为高、中、低。先创建二值信号量，使用二值信号量对共享资源进行访问，再用互斥信号量对共享资源进行访问。
图14.15 共享资源串口互斥访问硬件电路
TaskH为高优先级任务，用于获取二值信号量，成功后向串口打印执行次数，处理完将二值信号量释放。
TaskM为中优先级任务，用于执行一个加计数器，并通过串口打印执行次数。
TaskL为低优先级任务，用于获取二值信号量，成功后向串口打印执行次数，然后不执行释放二值信号量操作，而执行多次任务调度。
在STM32CubeMX中创建任务，设置参数，并创建工程文件。在“main.c”程序中添加如下参考程序。(https://www.daowen.com)
4.仿真与调试
（1）二值信号量访问调试。
二值信号量执行过程如图14.16所示。在信号量创建成功后，TaskH、TaskM、TaskL依次执行。当执行到TaskL时，由于获取二值信号量后未进行释放，所以高优先级任务TaskH长时间得不到执行，而中优先级任务TaskM执行了17次，这时就出现了二值信号量带来的问题。
（2）互斥信号量访问调试。
将代码中的二值信号量创建语句Sem_Handle=xSemaphoreCreateBinary（）改成互斥信号量创建语句Sem_Handle=xSemaphoreCreateMutex（），其他不变，则互斥信号量执行过程如图14.17所示。当低优先级任务获得信号量后，优先级翻转，成为高优先级任务，直到执行信号量释放操作后才被抢占，这样保证了高、中、低优先级任务的执行。
图14.16 二值信号量执行过程
图14.17 互斥信号量执行过程
