让线程既阻塞等待信号量又能执行周期任务的方法

在使用RTOS时，我们可能会遇到这样一种场景：一个线程既要阻塞等待信号量或邮箱，又要执行周期性任务。本文介绍一种简单的方法来实现该需求。

以信号量为例，一般的RTOS提供的信号量请求具有以下3种请求方法：

①. 无限等待，即一直阻塞等待信号量。

②. 超时等待，即设定一个超时时间，如果超时时间内还没有获取到信号量，则不再继续等待，线程继续执行。

③. 尝试等待，即尝试获取信号量，如果获取不到则线程立即继续执行。

我们可以使用超时等待的方法来实现线程既阻塞等待信号量，有能执行周期性任务，体的思路如下：将周期性任务的剩余超时时间作为要等待的信号量的超时时间，如果在超时时间内没有获取到信号量，就会退出信号量的等待，此时周期性任务的超时时间也刚好到了，可以执行一次周期性任务；如果在超时时间内获取到了信号量，则先处理信号量然后重新计算周期性任务的剩余超时时间，然后以该时间为信号量的超时时间重新等待信号量。流程图如下。

线程处理流程图

使用这种方法，既不会错过信号量消息，又可以定时执行周期任务，一举两得。事实上，LWIP中就使用了这种方法，以下代码简化了源码，代码注释中提到的超时事件就是上文指的周期任务。 

static void tcpip_timeouts_mbox_fetch(sys_mbox_t *mbox, void **msg)
{
    u32_t sleeptime, res;

again:
    LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();

    /* 获取超时事件的剩余超时时间 */
    sleeptime = sys_timeouts_sleeptime();

    /* 如果超时事件的超时时间是永久，那么永久等待信号量 */
    if (sleeptime == SYS_TIMEOUTS_SLEEPTIME_INFINITE)
    {
        UNLOCK_TCPIP_CORE();
        sys_arch_mbox_fetch(mbox, msg, 0);
        LOCK_TCPIP_CORE();
        return;
    }
    /* 如果超时事件的超时时间已到,执行一次超时处理 */
    else if (sleeptime == 0)
    {
        sys_check_timeouts(); 
        goto again;
    }

    UNLOCK_TCPIP_CORE();

    /* 以sleeptime作为信号量的请求超时,请求信号量 */
    res = sys_arch_mbox_fetch(mbox, msg, sleeptime); 

    LOCK_TCPIP_CORE();

    /* 信号量等待超时,说明超时事件刚好超时，执行一次超时处理 */
    if (res == SYS_ARCH_TIMEOUT)
    {
        sys_check_timeouts();
        goto again;
    }
}