freeRTOS中文实用教程2--队列
1.前言
freeRTOS中所有任务的通信和同步机制都是基于队列来实现。
2.队列的特点
图 队列的读写操作
- 队列的数据存储
(1)队列可以保存有限个具有确定长度的数据单元,队列可以保存的最大单元数目称为队列的深度;
(2)队列创建时需要设定队列深度和每个单元的大小;
(3)队列先进先出
- 多任务存取
队列是内核中具有独立权限的对象,不属于任何任务,可以有多个任务进行读写
- 读队列阻塞
(1)任务读取队列数据时可以指定一个阻塞超时时间;
(2)未超过阻塞超时时间,队列为空,任务将保持阻塞状态;
(3)队列中写入数据,任务将由阻塞态转为就绪态;或者阻塞时间超过了阻塞超时时间,任务也将由阻塞态转为就绪态;
(4)可能会有多个任务处于阻塞态等待读取队列中的数据;
(5)队列数据有效,优先级最高的任务会解除阻塞,相同优先级则等待时间最长的任务会解除阻塞
- 写队列阻塞
(1)任务写入队列数据时可以指定一个阻塞超时时间;
(2)未超过阻塞超时时间,队列满,任务将保持阻塞状态;
(3)队列有空闲,任务将由阻塞态转为就绪态;或者阻塞时间超过了阻塞超时时间,任务也将由阻塞态转为就绪态;
(4)可能会有多个任务处于阻塞态等待向队列中的写入数据;
(5)队列有空闲,优先级最高的任务会解除阻塞,相同优先级则等待时间最长的任务会解除阻塞
3. 使用队列传递复合数据类型
图 结构体用于队列传递举例
一般是通过传递复合数据类型的指针来实现
4.使用队列传递指针
- 如果队列存储的数据单元尺寸较大,那最好是利用队列来传递数据的指针
- 利用队列传递指针时,一定要十分小心地做到以下两点
(1)指针指向的内存空间的所有权必须明确
不会有任意两个任务同时修改共享内存中的数据 .原则上,共享内存在其指针发送到队列之前,其内容只允许被发送任务访问;
共享内存指针从队列中被读出之后,其内容亦只允许被接收任务访问
(2)指针指向的内存空间必须有效
如果指针指向的内存空间是动态分配的,只应该有一个任务负责对其进行内存释放。当这段内存空间被释放之后,就不应该有任何一个任务再访问这段空间
注:切忌用指针访问任务栈上分配的空间。因为当栈帧发生改变后,栈上的数据将不再有效
5.队列操作API
API原型 | 函数说明 | 参数说明 | 返回值 |
xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize ) | 用于创建一个队列,并返回一个 xQueueHandle 句柄以便于对其创建的队列进行引用 。当创建队列时, FreeRTOS 从堆空间中分配内存空间。分配的空间用于存储队列数据结构本身以及队列中包含的数据单元。如果内存堆中没有足够的空间来创建队列,xQueueCreate()将返回 NULL |
队列能够存储的最大单元数目,即队列深度。
队列中数据单元的长度,以字节为单位 |
NULL 表示没有足够的堆空间分配给队列而导致创建失败。 非 NULL 值表示队列创建成功。此返回值应当保存下来,以作为 操作此队列的句柄 |
xQueueSendToBack( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) | xQueueSendToBack()用于将数据发送到队列尾 |
目标队列的句柄
发送数据的指针
阻塞超时时间。如果在发送时队列已满,这个时间即是任务处于阻塞态等待队列空间有效的最长等待时间 |
|
xQueueSendToFront( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) | 用于将数据发送到队列首 |
pdPASS errQUEUE_FULL |
|
xQueueSendToFrontFromISR( xQueue, pvItemToQueue, pxHigherPriorityTaskWoken ) | 用于在中断服务中实现相同的功能 | ||
xQueueSendToBackFromISR( xQueue, pvItemToQueue, pxHigherPriorityTaskWoken ) | 用于在中断服务中实现相同的功能 | ||
xQueueReceive xQueuePeek |
用于从队列中接收(读取)数据单元。接收到的单元同时会从队列中删除 也是从从队列中接收数据单元,不同的是并不从队列中删出接收到的单元 注:切记不要在中断服务例程中调用 xQueueRceive()和 xQueuePeek() |
||
xQueueReceiveFromISR | |||
uxQueueMessagesWaiting |
用于查询队列中当前有效数据单元个数 切记不要在中断服务例程中调用 uxQueueMessagesWaiting() |
||
uxQueueMessagesWaitingFromISR |
6. 执行流程举例
send1和sender2负责写队列,receiver负责读队列:
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