FreeRTOS——队列及其实战

1.队列概念

1）队列是任务到任务、任务到中断、中断到任务数据交流的一种机制（消息传递）
2）队列类似数组，只能存储有限数量、相同类型的数据，在创建时需指定队列长度与队列项大小
3）出队入队阻塞：
若阻塞时间为0 ：直接返回不会等待；
若阻塞时间为0~port_MAX_DELAY ：等待设定的阻塞时间，若在该时间内还无法入队，超时后直接返回不再等待；
若阻塞时间为port_MAX_DELAY ：死等，一直等到可以入队为止。出队阻塞与入队阻塞类似；
4）数据传递方式：FreeRTOS中队列采用实际值传递，即将数据拷贝到队列中进行传递， FreeRTOS采用拷贝数据传递，也可以传递指针，所以在传递较大的数据的时候采用指针传递
在这里插入图片描述

2.队列结构体

typedef struct QueueDefinition
{
int8_t * pcHead /* 存储区域的起始地址 /
int8_t * pcWriteTo; / 下一个写入的位置 /
union
{
QueuePointers_t xQueue;
SemaphoreData_t xSemaphore;
} u ;
List_t xTasksWaitingToSend; / 等待发送列表 /
List_t xTasksWaitingToReceive; / 等待接收列表 /
volatile UBaseType_t uxMessagesWaiting; / 非空闲队列项目的数量 /
UBaseType_t uxLength； / 队列长度 /
UBaseType_t uxItemSize; / 队列项目的大小 /
volatile int8_t cRxLock; / 读取上锁计数器 /
volatile int8_t cTxLock； / 写入上锁计数器 /
/ 其他的一些条件编译 */
} xQUEUE;
在这里插入图片描述

3队列相关API函数介绍

3.1 创建队列

xQueueCreate() 动态创建
xQueueCreateStatic() 静态创建
实际调用xQueueGenericCreate（）
#define xQueueCreate ( uxQueueLength, uxItemSize ) \
xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), (queueQUEUE_TYPE_BASE ))
返回值: NULL 创建失败
其他值 创建成功
注意队列类型6种：
#define queueQUEUE_TYPE_BASE ( ( uint8_t ) 0U ) /* 队列 /
#define queueQUEUE_TYPE_SET ( ( uint8_t ) 0U ) / 队列集 /
#define queueQUEUE_TYPE_MUTEX ( ( uint8_t ) 1U ) / 互斥信号量 /
#define queueQUEUE_TYPE_COUNTING_SEMAPHORE ( ( uint8_t ) 2U ) / 计数型信号量 /
#define queueQUEUE_TYPE_BINARY_SEMAPHORE ( ( uint8_t ) 3U ) / 二值信号量 /
#define queueQUEUE_TYPE_RECURSIVE_MUTEX ( ( uint8_t ) 4U ) / 递归互斥信号量 */

3.2 队列写入消息API函数

在这里插入图片描述调用函数xQueueGenericSend( )，只是指定了不同的写入位置有三种位置如下：
#define queueSEND_TO_BACK ( ( BaseType_t ) 0 ) /* 写入队列尾部 /
#define queueSEND_TO_FRONT ( ( BaseType_t ) 1 ) / 写入队列头部 /
#define queueOVERWRITE ( ( BaseType_t ) 2 ) / 覆写队列*/
xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue, //待写入队列
const void * const //待写入消息
pvItemToQueue, //阻塞超时时间
TickType_t xTicksToWait, //写入位置
返回值： pdTRUE 队列写入成功
errQUEUE_FULL 队列写入失败

3.3 从队列读取消息API函数

在这里插入图片描述
BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue, //带读取队列
void * const pvBuffer, //信息读取缓冲区
TickType_t xTicksToWait ) //阻塞超时时间
返回值： pdTRUE 读取成功
errQUEUE_FULL 读取失败

4 队列实战

在这里插入图片描述

4.1 freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"


//1任务 配置

//1.1START_TASK 任务 配置
#define START_TASK_PRIO 1                   /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler;  /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters);        /* 任务函数 */

//1.2TASK1 任务 配置
#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

//1.3TASK2 任务 配置
#define TASK2_PRIO      3                   /* 任务优先级 */
#define TASK2_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task2Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task2(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

#define TASK3_PRIO         4
#define TASK3_STK_SIZE   128
TaskHandle_t    task3_handler;
void task3( void * pvParameters );

//2 队列配置
QueueHandle_t key_queue;        /* 小数据句柄 */
QueueHandle_t big_date_queue;   /* 大数据句柄 */
char buff[100] = {"我是一个大数组，大大的数组 124214 uhsidhaksjhdklsadhsaklj"};
    
//2 freertos_demo函数中创建start_task1任务
void freertos_demo(void)
{
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"start_task",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */
    vTaskStartScheduler();
}

//2 start_task函数中创建task1、task2任务
void start_task(void *pvParameters)
{
    //2.2进入临界区 
    taskENTER_CRITICAL();  
     /* 队列的创建 */
    key_queue = xQueueCreate( 2, sizeof(uint8_t) );
    if(key_queue != NULL)
    {
        printf("key_queue队列创建成功！！\r\n");
    }else printf("key_queue队列创建失败！！\r\n");
    
    big_date_queue = xQueueCreate( 1, sizeof(char *) );
    if(big_date_queue != NULL)
    {
        printf("big_date_queue队列创建成功！！\r\n");
    }else printf("big_date_queue队列创建失败！！\r\n");
    
    // 2.1创建任务1 
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
                (const char*    )"task1",
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK1_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);
    // 2.2创建任务2 
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task2,
                (const char*    )"task2",
                (uint16_t       )TASK2_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK2_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task2Task_Handler);
    // 2.3创建任务3
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task3,
                (const char*    )"task3",
                (uint16_t       )TASK3_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK3_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task2Task_Handler);
    vTaskDelete(StartTask_Handler);
    //退出临界区
    taskEXIT_CRITICAL();  
}

//3 task1实现入队
void task1(void *pvParameters)
{
    int8_t key = 0;
    char * buf;
    BaseType_t err =0;
    buf = &buff[0];
    
    while (1)
    {
        key = key_scan(0);
        
        if (key == KEY0_PRES || key == KEY1_PRES)
        {
            err = xQueueSend(key_queue, &key, portMAX_DELAY);    /* 将键值作为消息发送到队列中 */
            if(err != pdTRUE)
            {
                printf("key_queue发送失败\r\n");
            }
        }
        else if(key == WKUP_PRES)
        {
            err = xQueueSend(big_date_queue,&buf, portMAX_DELAY);    /* 将键值作为消息发送到队列中 */
            if(err != pdTRUE)
            {
                printf("big_date_queue发送失败\r\n");
            }  
        }
        
        vTaskDelay(10);
    }

}

//4 他上课小数据出队
void task2(void *pvParameters)
{
    uint8_t key = 0;                    //接收从队列中的读取值
    BaseType_t err = 0;
    while(1)
    {
        err=xQueueReceive(key_queue,&key,portMAX_DELAY);
        if(err != pdTRUE)
        {
             printf("key_queue读取失败\r\n");
        }
        else
        {
            printf("key_queue读取队列成功，数据:%d\r\n",key);
        }
    }
   
}

//5 大数据出队
void task3(void *pvParameters)
{
    char* buf = 0;                    //接收从队列中的读取值
    BaseType_t err = 0;
    while(1)
    {
        err=xQueueReceive(big_date_queue,&buf,portMAX_DELAY);
        if(err != pdTRUE)
        {
             printf("big_date_queue读取失败\r\n");
        }
        else
        {
            printf("数据:%s\r\n",buf);
        }
    }
   
}

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