前言： 在《抛弃 Malloc》一文中，我们设计了一个静态对象池：
Motor_Handle Motor_Create(void) {
for (int i = 0; i < MAX; i++) {
if (pool[i].is_allocated == 0) { // A
pool[i].is_allocated = 1; // B
return i;
}
}
}
这段代码在裸机（单线程）环境下是完美的。 但在 RTOS（多任务）环境下，它就是一个 "定时炸弹"。
假设 任务 A 刚执行完语句 A（判断未占用），还没来得及执行 B（标记占用），就被高优先级的 任务 B 打断了。 任务 B 也执行了 Motor_Create，它发现该位置也是空的，于是占用了它，拿到了句柄 0。 任务 B 执行完，切回任务 A。任务 A 继续执行语句 B，也占用了位置 0，拿到了句柄 0。
后果：两个任务拿到了同一个句柄，操作同一个内存块，系统逻辑彻底错乱。
这就是经典的 竞态条件 (Race Condition)。
一、 保护资源分配：临界区 (Critical Section)
我们要保护的第一个地方，是 "分配资源" 的过程。 在扫描池子的时候，绝对不允许任何人打断。
1.1 改造 Create 函数
我们需要引入 RTOS 的 临界区保护（关中断或调度锁）。
// motor_driver.c
Motor_Handle Motor_Create(void) {
Motor_Handle h = MOTOR_INVALID_HANDLE;
// 【加锁】进入临界区 (关中断)
// 不同的 RTOS 写法不同，这里用伪代码
OS_ENTER_CRITICAL();
for (int i = 0; i < MAX_MOTORS; i++) {
if (motor_pool[i].is_allocated == 0) {
motor_pool[i].is_allocated = 1;
h = (Motor_Handle)i;
break; // 找到了，赶紧退出循环
}
}
// 【解锁】退出临界区 (开中断)
OS_EXIT_CRITICAL();
return h;
}
加上这两行代码，你的静态内存池就变成了 "线程安全 (Thread-Safe)" 的了。
二、 保护内部数据：对象锁 (Mutex)
仅仅保护分配是不够的。 假设任务 A 正在调用 Motor_SetSpeed 修改参数，刚改了一半（比如改了频率，还没改占空比），任务 B 插进来读取了状态。这时候任务 B 读到的就是 脏数据。
我们需要给 每一个对象 配一把锁。
2.1 在结构体中引入互斥锁
// motor_driver.c (内部定义)
struct Motor_t {
uint8_t is_allocated;
// ... 业务数据 ...
// 【新增】每个对象一把互斥锁
OS_Mutex_t lock;
};
2.2 在 Create 时初始化锁
Motor_Handle Motor_Create(void) {
// ... 分配逻辑 ...
if (found) {
// 创建互斥锁
OS_Mutex_Create(&motor_pool[i].lock);
return i;
}
}
2.3 在 API 中自动加锁
这是架构设计的精髓：不要让用户去加锁，驱动要在内部自动处理。
int Motor_SetSpeed(Motor_Handle h, uint8_t speed) {
// 1. 校验句柄
if (h >= MAX_MOTORS || !motor_pool[h].is_allocated) return ERROR;
struct Motor_t *p = &motor_pool[h];
// 2. 【自动加锁】等待拿到锁，防止别人同时修改
OS_Mutex_Take(p->lock, TIMEOUT_FOREVER);
// 3. 修改数据 (临界区)
p->current_speed = speed;
HAL_PWM_Set(p->port, speed);
// 4. 【自动解锁】
OS_Mutex_Give(p->lock);
return SUCCESS;
}
三、 总结
通过引入 全局临界区 （保护池子）和 对象互斥锁 （保护个例），我们将一个"裸机驱动"升级为了 "工业级 RTOS 驱动"。
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原则 1：资源分配（Create/Destroy）必须原子化。
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原则 2：对象状态读写必须互斥。
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* 本文为作者《嵌入式开发基础与工程实践》系列文之一。
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