]> begriffs open source - cmsis/blob - CMSIS/DoxyGen/RTOS2/src/cmsis_os2_Mutex.txt
Doxygen: Splitted cmsis_os2.txt into smaller parts for maintainability.
[cmsis] / CMSIS / DoxyGen / RTOS2 / src / cmsis_os2_Mutex.txt
1 // 
2 // close group struct osMutexAttr_t
3 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
4 //  ==== Mutex Management ====
5 /** 
6 \addtogroup CMSIS_RTOS_MutexMgmt Mutex Management
7 \ingroup CMSIS_RTOS
8 \brief Synchronize resource access using Mutual Exclusion (Mutex).
9 \details 
10 <b>Mutual exclusion</b> (widely known as \b Mutex) is used in various operating systems for resource management. Many
11 resources in a microcontroller device can be used repeatedly, but only by one thread at a time (for example communication
12 channels, memory, and files). Mutexes are used to protect access to a shared resource. A mutex is created and then passed
13 between the threads (they can acquire and release the mutex).
14
15 \image html "Mutex.png" "CMSIS-RTOS Mutex"
16
17 A mutex is a special version of a \ref CMSIS_RTOS_SemaphoreMgmt "semaphore". Like the semaphore, it is a container for
18 tokens. But instead of being able to have multiple tokens, a mutex can only carry one (representing the resource). Thus, a
19 mutex token is binary and bounded, i.e. it is either \em available, or \em blocked by a owning thread. The advantage of a
20 mutex is that it introduces thread ownership. When a thread acquires a mutex and becomes its owner, subsequent mutex acquires
21 from that thread will succeed immediately without any latency (if \ref osMutexRecursive is specified). Thus, mutex acquires/releases
22 can be nested.
23
24 \image html "mutex_states.png" "CMSIS-RTOS Mutex States"
25
26 \note Mutex management functions cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines" (ISR), unlike a
27 binary semaphore that can be released from an ISR.
28 \note Refer to \ref mutexConfig for RTX5 configuration options.  
29   
30 @{
31 */
32 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
33 /**
34 \def osMutexRecursive
35 \details
36 Recursive flag in osMutexAttr_t.
37
38 The same thread can consume a mutex multiple times without locking itself.
39 Each time the owning thread acquires the mutex the lock count is incremented. The mutex must
40 be released multiple times as well until the lock count reaches zero. At reaching zero the
41 mutex is actually released and can be acquired by other threads.
42
43 \note The maximum amount of recursive locks possible is implementation specific, i.e. the type size used for the lock count.
44 If the maximum amount of recursive locks is depleted mutex acquire might fail.
45
46 <b>Code Example</b>
47 \code
48 #include "cmsis_os2.h"
49   
50 osMutexId_t mutex_id;  
51   
52 const osMutexAttr_t Thread_Mutex_attr = {
53   "myThreadMutex",     // human readable mutex name
54   osMutexRecursive,    // attr_bits
55   NULL,                // memory for control block   
56   0U                   // size for control block
57 };
58   
59 // must be called from a thread context
60 void UseMutexRecursively(int count)  {
61   osStatus_t result = osMutexAcquire(mutex_id, osWaitForever);  // lock count is incremented, might fail when lock count is depleted
62   if (result == osOK) {
63     if (count < 10) {
64       UseMutexRecursively(count + 1);
65     }
66     osMutexRelease(mutex_id); // lock count is decremented, actually releases the mutex on lock count zero
67   }
68 }
69 \endcode
70 */
71
72 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
73 /**
74 \def osMutexPrioInherit
75 \details
76 Priority inheritance flag in osMutexAttr_t.
77
78 A mutex using priority inheritance protocol transfers a waiting threads priority to the
79 current mutex owner if the owners thread priority is lower. This assures that a low priority
80 thread does not block a high priority thread.
81
82 Otherwise a low priority thread might hold a mutex but is not granted execution time due to
83 another mid priority thread. Without priority inheritance the high priority thread waiting
84 for the mutex would be blocked by the mid priority thread, called priority inversion.
85
86 <b>Code Example</b>
87
88 This example reveals a blocked high priority thread if osMutexPrioInherit is removed.
89
90 \code
91 #include "cmsis_os2.h"
92   
93 osMutexId_t mutex_id;  
94   
95 const osMutexAttr_t Thread_Mutex_attr = {
96   "myThreadMutex",     // human readable mutex name
97   osMutexPrioInherit,  // attr_bits
98   NULL,                // memory for control block   
99   0U                   // size for control block
100 };
101   
102 void HighPrioThread(void *argument) {
103   osDelay(1000); // wait 1s until start actual work
104   while(1) {
105     osMutexAcquire(mutex_id, osWaitForever); // try to acquire mutex
106     // do stuff
107     osMutexRelease(mutex_id);
108   }
109 }
110   
111 void MidPrioThread(void *argument) {
112   osDelay(1000); // wait 1s until start actual work
113   while(1) {
114     // do non blocking stuff
115   }
116 }
117   
118 void LowPrioThread(void *argument) {
119   while(1) {
120     osMutexAcquire(mutex_id, osWaitForever);
121     osDelay(5000); // block mutex for 5s
122     osMutexRelease(mutex_id);
123     osDelay(5000); // sleep for 5s
124   }
125 }
126 \endcode
127
128 During the first second the high and mid priority threads are delayed. Thus the low priority
129 thread can start its work, acquires the mutex and delays while holding it.
130
131 After the first second the high and mid priority threads become ready. Thus the high priority
132 thread gets precedence and tries to acquire the mutex. Because the mutex is already owned by
133 the low priority thread the high priority thread gets blocked.
134
135 Finally the mid priority thread gets executed and start doing a lot of non-blocking stuff,
136 i.e. it does not call any blocking RTOS functionality.
137
138 Without osMutexPrioInherit we would stuck here forever. Even if the low priority thread
139 gets ready after 5s. Due to its low priority the mid priority thread always gets precedence.
140 The effect called priority inversion leads to the mid priority thread blocking the high
141 priority thread indirectly.
142
143 Using osMutexPrioInherit as shown in the example code we get rid of this situation. Due
144 to the priority inheritance protocol the low priority thread inherites the high priority
145 while holding the mutex. Thus the low priority thread gets precedence over the mid priority
146 thread until it release the mutex. On osMutexRelease the high priority thread get ready and
147 is scheduled immediately.
148
149 */
150
151 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
152 /**
153 \def osMutexRobust
154 \details
155 Robust flag in osMutexAttr_t.
156
157 Robust mutexes are automatically released if the owning thread is terminated (either by
158 osThreadExit or osThreadTerminate). Non-robust mutexes are not released and the user must
159 assure mutex release manually.
160
161 <b>Code Example</b>
162
163 This example reveals a blocked mutex if osMutexRobust is removed.
164
165 \code
166 #include "cmsis_os2.h"
167   
168 osMutexId_t mutex_id;  
169   
170 const osMutexAttr_t Thread_Mutex_attr = {
171   "myThreadMutex",     // human readable mutex name
172   osMutexRobust,       // attr_bits
173   NULL,                // memory for control block   
174   0U                   // size for control block
175 };
176   
177 void Thread(void *argument) {
178   osMutexAcquire(mutex_id, osWaitForever);
179   osThreadExit();
180 }
181 \endcode
182
183 Due to osMutexRobust the mutex gets released automatically. A non-robust mutex would stay locked and cannot be released anymore.
184 */
185
186 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
187 /**
188 \typedef osMutexId_t
189 \details
190 Returned by:
191 - \ref osMutexNew
192 */ 
193
194 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
195 /**
196 \struct osMutexAttr_t
197 \details
198 Attributes to configure a mutex.
199
200 Refer to \ref CMSIS_RTOS_MemoryMgmt for details about usage of
201  - osMutexAttr_t::cb_mem
202  - osMutexAttr_t::cb_size
203 */
204
205 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
206 /**
207 \fn osMutexId_t osMutexNew (const osMutexAttr_t *attr)
208 \details
209 The function \b osMutexNew creates and initializes a new mutex object and returns the pointer to the mutex object identifier
210 or \token{NULL} in case of an error. It can be safely called before the RTOS is
211 started (call to \ref osKernelStart), but not before it is initialized (call to \ref osKernelInitialize).
212
213 The parameter \a attr sets the mutex object attributes (refer to \ref osMutexAttr_t). Default attributes will be used if set
214 to \token{NULL}.
215
216 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
217
218 <b>Code Example</b>
219 \code
220 #include "cmsis_os2.h"
221   
222 osMutexId_t mutex_id;  
223   
224 const osMutexAttr_t Thread_Mutex_attr = {
225   "myThreadMutex",                          // human readable mutex name
226   osMutexRecursive | osMutexPrioInherit,    // attr_bits
227   NULL,                                     // memory for control block   
228   0U                                        // size for control block
229   };
230   
231 void CreateMutex (void)  {
232   mutex_id = osMutexNew(&Thread_Mutex_attr);
233   if (mutex_id != NULL)  {
234     // Mutex object created
235   }   
236 }
237 \endcode
238 */
239
240 */
241 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
242 /**
243 \fn const char *osMutexGetName (osMutexId_t mutex_id)
244 \details
245 The function \b osMutexGetName returns the pointer to the name string of the mutex identified by parameter \a mutex_id or
246 \token{NULL} in case of an error.
247
248 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
249 */
250
251 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
252 /**
253 \fn osStatus_t osMutexAcquire (osMutexId_t mutex_id, uint32_t timeout)
254 \details
255 The blocking function \b osMutexAcquire waits until a mutex object specified by parameter \a mutex_id becomes available. If
256 no other thread has obtained the mutex, the function instantly returns and blocks the mutex object. 
257
258 The parameter \a timeout specifies how long the system waits to acquire the mutex. While the system waits, the thread that is
259 calling this function is put into the \ref ThreadStates "BLOCKED" state. The parameter \ref CMSIS_RTOS_TimeOutValue "timeout"
260 can have the following values:
261  - when \a timeout is \token{0}, the function returns instantly (i.e. try semantics).
262  - when \a timeout is set to \b osWaitForever the function will wait for an infinite time until the mutex becomes available (i.e. wait semantics).
263  - all other values specify a time in kernel ticks for a timeout (i.e. timed-wait semantics).
264
265 Possible \ref osStatus_t return values:
266  - \em osOK: the mutex has been obtained.
267  - \em osErrorTimeout: the mutex could not be obtained in the given time.
268  - \em osErrorParameter: parameter \em mutex_id is \token{NULL} or invalid.
269  - \em osErrorResource: the mutex specified by parameter \a mutex_id is in an invalid mutex state or the mutex could not be
270    obtained when no \a timeout was specified.
271  - \em osErrorISR: cannot be called from interrupt service routines.
272
273 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
274
275 <b>Code Example</b>
276 \code
277 #include "cmsis_os2.h"
278   
279 void WaitMutex (void)  {
280 osMutexId_t mutex_id;   
281 osStatus_t  status;
282  
283   mutex_id = osMutexNew(NULL);
284   if (mutex_id != NULL)  {
285     status  = osMutexAcquire(mutex_id, 0);
286     if (status != osOK)  {
287       // handle failure code
288     }
289   }
290 }
291 \endcode
292 */
293
294 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
295 /**
296 \fn osStatus_t osMutexRelease (osMutexId_t mutex_id)
297 \details
298 The function \b osMutexRelease releases a mutex specified by parameter \a mutex_id. Other threads that currently wait for
299 this mutex will be put into the \ref ThreadStates "READY" state.
300
301 Possible \ref osStatus_t return values:
302  - \em osOK: the mutex has been correctly released.
303  - \em osErrorParameter: parameter \em mutex_id is \token{NULL} or invalid.
304  - \em osErrorResource: the mutex specified by parameter \a mutex_id is in an invalid mutex state or the mutex was not
305    obtained before/the current thread is not the owner of the mutex.
306  - \em osErrorISR: \b osMutexRelease cannot be called from interrupt service routines.
307
308 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
309
310 <b>Code Example</b>
311 \code
312 #include "cmsis_os2.h"
313   
314 osMutexId_t mutex_id;                                        // Mutex id populated by the function osMutexNew()
315  
316 void ReleaseMutex (osMutexId_t mutex_id)  {
317   osStatus_t status;
318   
319   if (mutex_id != NULL)  {
320     status = osMutexRelease(mutex_id);
321     if (status != osOK)  {
322       // handle failure code
323     }
324   }
325 }
326 \endcode
327 */
328
329 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
330 /**
331 \fn osThreadId_t osMutexGetOwner (osMutexId_t mutex_id)
332 \details
333 The function \b osMutexGetOwner returns the thread ID of the thread that acquired a mutex specified by parameter \a
334 mutex_id. In case of an error or if the mutex is not blocked by any thread, it returns \token{NULL}.
335
336 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
337 */
338
339 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
340 /**
341 \fn osStatus_t osMutexDelete (osMutexId_t mutex_id)
342 \details
343 The function \b osMutexDelete deletes a mutex object specified by parameter \a mutex_id. It releases internal memory obtained
344 for mutex handling. After this call, the \a mutex_id is no longer valid and cannot be used. The mutex may be created again
345 using the function \ref osMutexNew.
346
347 Possible \ref osStatus_t return values:
348  - \em osOK: the mutex object has been deleted.
349  - \em osErrorParameter: parameter \em mutex_id is \token{NULL} or invalid.
350  - \em osErrorResource: the mutex specified by parameter \a mutex_id is in an invalid mutex state.
351  - \em osErrorISR: \b osMutexDelete cannot be called from interrupt service routines.
352
353 \note This function \b cannot be called from \ref CMSIS_RTOS_ISR_Calls "Interrupt Service Routines".
354
355 <b>Code Example</b>
356 \code
357 #include "cmsis_os2.h"
358   
359 osMutexId_t mutex_id;                            // Mutex id populated by the function osMutexNew()
360  
361 void DeleteMutex (osMutexId_t mutex_id)  {
362   osStatus_t status;
363   
364   if (mutex_id != NULL)  {
365     status = osMutexDelete(mutex_id);
366     if (status != osOK)  {
367       // handle failure code
368     }
369   }
370 }
371 \endcode
372 */
373 /// @}
374
375 // these struct members must stay outside the group to avoid double entries in documentation
376 /**
377 \var osMutexAttr_t::attr_bits
378 \details
379 The following predefined bit masks can be assigned to set options for a mutex object.  
380
381 | Bit Mask                    |  Description        |
382 | :-------------------------- | :------------------ |
383 | \ref osMutexRecursive       | Mutex is recursive. |
384 | \ref osMutexPrioInherit     | Priority inheritance protocol. |
385 | \ref osMutexRobust          | Robust mutex.       |
386
387 */
388 /**
389 \var osMutexAttr_t::cb_mem
390 \details
391 Pointer to a memory location for the mutex control block object. This can optionally be used for custom memory management systems.\n
392 Default: \token{NULL} (uses kernel memory management).
393 */
394 /**
395 \var osMutexAttr_t::cb_size
396 \details
397 The size of the memory block passed with \ref cb_mem. Must be the size of a mutex control block object or larger.
398 */
399 /**
400 \var osMutexAttr_t::name
401 \details
402 Pointer to a string with a human readable name of the event object.\n
403 Default: \token{NULL}.
404 */