韦东山freeRTOS系列教程之【第五章】队列(queue)
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概述
队列(queue)可以用于"任务到任务"、"任务到中断"、"中断到任务"直接传输信息。
本章涉及如下内容：
- 怎么创建、清除、删除队列
- 队列中消息如何保存
- 怎么向队列发送数据、怎么从队列读取数据、怎么覆盖队列的数据
- 在队列上阻塞是什么意思
- 怎么在多个队列上阻塞
- 读写队列时如何影响任务的优先级
5.1 队列的特性
5.1.1 常规操作
队列的简化操如入下图所示，从此图可知：
- 队列可以包含若干个数据：队列中有若干项，这被称为"长度"(length)
- 每个数据大小固定
- 创建队列时就要指定长度、数据大小
- 数据的操作采用先进先出的方法(FIFO，First In First Out)：写数据时放到尾部，读数据时从头部读
- 也可以强制写队列头部：覆盖头部数据
更详细的操作入下图所示：
5.1.2 传输数据的两种方法
使用队列传输数据时有两种方法：
- 拷贝：把数据、把变量的值复制进队列里
- 引用：把数据、把变量的地址复制进队列里
FreeRTOS使用拷贝值的方法，这更简单：
-
局部变量的值可以发送到队列中，后续即使函数退出、局部变量被回收，也不会影响队列中的数据
-
无需分配buffer来保存数据，队列中有buffer
-
局部变量可以马上再次使用
-
发送任务、接收任务解耦：接收任务不需要知道这数据是谁的、也不需要发送任务来释放数据
-
如果数据实在太大，你还是可以使用队列传输它的地址
-
队列的空间有FreeRTOS内核分配，无需任务操心
-
对于有内存保护功能的系统，如果队列使用引用方法，也就是使用地址，必须确保双方任务对这个地址都有访问权限。使用拷贝方法时，则无此限制：内核有足够的权限，把数据复制进队列、再把数据复制出队列。
5.1.3 队列的阻塞访问
只要知道队列的句柄，谁都可以读、写该队列。任务、ISR都可读、写队列。可以多个任务读写队列。
任务读写队列时，简单地说：如果读写不成功，则阻塞；可以指定超时时间。口语化地说，就是可以定个闹钟：如果能读写了就马上进入就绪态，否则就阻塞直到超时。
某个任务读队列时，如果队列没有数据，则该任务可以进入阻塞状态：还可以指定阻塞的时间。如果队列有数据了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有数据，则时间到之后它也会进入就绪态。
既然读取队列的任务个数没有限制，那么当多个任务读取空队列时，这些任务都会进入阻塞状态：有多个任务在等待同一个队列的数据。当队列中有数据时，哪个任务会进入就绪态？
- 优先级最高的任务
- 如果大家的优先级相同，那等待时间最久的任务会进入就绪态
跟读队列类似，一个任务要写队列时，如果队列满了，该任务也可以进入阻塞状态：还可以指定阻塞的时间。如果队列有空间了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有空间，则时间到之后它也会进入就绪态。
既然写队列的任务个数没有限制，那么当多个任务写"满队列"时，这些任务都会进入阻塞状态：有多个任务在等待同一个队列的空间。当队列中有空间时，哪个任务会进入就绪态？
- 优先级最高的任务
- 如果大家的优先级相同，那等待时间最久的任务会进入就绪态
5.2 队列函数
使用队列的流程：创建队列、写队列、读队列、删除队列。
5.2.1 创建
队列的创建有两种方法：动态分配内存、静态分配内存，
- 动态分配内存：xQueueCreate，队列的内存在函数内部动态分配
函数原型如下：
QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize );
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| uxQueueLength | 队列长度，最多能存放多少个数据(item) |
| uxItemSize | 每个数据(item)的大小：以字节为单位 |
| 返回值 | 非0：成功，返回句柄，以后使用句柄来操作队列 NULL：失败，因为内存不足 |
- 静态分配内存：xQueueCreateStatic，队列的内存要事先分配好
函数原型如下：
QueueHandle_t xQueueCreateStatic(
UBaseType_t uxQueueLength,
UBaseType_t uxItemSize,
uint8_t *pucQueueStorageBuffer,
StaticQueue_t *pxQueueBuffer
);
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| uxQueueLength | 队列长度，最多能存放多少个数据(item) |
| uxItemSize | 每个数据(item)的大小：以字节为单位 |
| pucQueueStorageBuffer | 如果uxItemSize非0，pucQueueStorageBuffer必须指向一个uint8_t数组， 此数组大小至少为"uxQueueLength * uxItemSize" |
| pxQueueBuffer | 必须执行一个StaticQueue_t结构体，用来保存队列的数据结构 |
| 返回值 | 非0：成功，返回句柄，以后使用句柄来操作队列 NULL：失败，因为pxQueueBuffer为NULL |
示例代码：
// 示例代码
#define QUEUE_LENGTH 10
#define ITEM_SIZE sizeof( uint32_t )
// xQueueBuffer用来保存队列结构体
StaticQueue_t xQueueBuffer;
// ucQueueStorage 用来保存队列的数据
// 大小为：队列长度 * 数据大小
uint8_t ucQueueStorage[ QUEUE_LENGTH * ITEM_SIZE ];
void vATask( void *pvParameters )
{
QueueHandle_t xQueue1;
// 创建队列: 可以容纳QUEUE_LENGTH个数据，每个数据大小是ITEM_SIZE
xQueue1 = xQueueCreateStatic( QUEUE_LENGTH,
ITEM_SIZE,
ucQueueStorage,
&xQueueBuffer );
}
5.2.2 复位
队列刚被创建时，里面没有数据；使用过程中可以调用xQueueReset()把队列恢复为初始状态，此函数原型为：
/* pxQueue : 复位哪个队列;
* 返回值: pdPASS(必定成功)
*/
BaseType_t xQueueReset( QueueHandle_t pxQueue);
5.2.3 删除
删除队列的函数为vQueueDelete()，只能删除使用动态方法创建的队列，它会释放内存。原型如下：
void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );
5.2.4 写队列
可以把数据写到队列头部，也可以写到尾部，这些函数有两个版本：在任务中使用、在ISR中使用。函数原型如下：
/* 等同于xQueueSendToBack
* 往队列尾部写入数据，如果没有空间，阻塞时间为xTicksToWait
*/
BaseType_t xQueueSend(
QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait
);
/*
* 往队列尾部写入数据，如果没有空间，阻塞时间为xTicksToWait
*/
BaseType_t xQueueSendToBack(
QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait
);
/*
* 往队列尾部写入数据，此函数可以在中断函数中使用，不可阻塞
*/
BaseType_t xQueueSendToBackFromISR(
QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);
/*
* 往队列头部写入数据，如果没有空间，阻塞时间为xTicksToWait
*/
BaseType_t xQueueSendToFront(
QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait
);
/*
* 往队列头部写入数据，此函数可以在中断函数中使用，不可阻塞
*/
BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR(
QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);
这些函数用到的参数是类似的，统一说明如下：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| xQueue | 队列句柄，要写哪个队列 |
| pvItemToQueue | 数据指针，这个数据的值会被复制进队列， 复制多大的数据？在创建队列时已经指定了数据大小 |
| xTicksToWait | 如果队列满则无法写入新数据，可以让任务进入阻塞状态， xTicksToWait表示阻塞的最大时间(Tick Count)。 如果被设为0，无法写入数据时函数会立刻返回； 如果被设为portMAX_DELAY，则会一直阻塞直到有空间可写 |
| 返回值 | pdPASS：数据成功写入了队列 errQUEUE_FULL：写入失败，因为队列满了。 |
5.2.5 读队列
使用xQueueReceive()函数读队列，读到一个数据后，队列中该数据会被移除。这个函数有两个版本：在任务中使用、在ISR中使用。函数原型如下：
BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue,
void * const pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xQueueReceiveFromISR(
QueueHandle_t xQueue,
void *pvBuffer,
BaseType_t *pxTaskWoken
);
参数说明如下：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| xQueue | 队列句柄，要读哪个队列 |
| pvBuffer | bufer指针，队列的数据会被复制到这个buffer 复制多大的数据？在创建队列时已经指定了数据大小 |
| xTicksToWait | 果队列空则无法读出数据，可以让任务进入阻塞状态， xTicksToWait表示阻塞的最大时间(Tick Count)。 如果被设为0，无法读出数据时函数会立刻返回； 如果被设为portMAX_DELAY，则会一直阻塞直到有数据可写 |
| 返回值 | pdPASS：从队列读出数据入 errQUEUE_EMPTY：读取失败，因为队列空了。 |
5.2.6 查询
可以查询队列中有多少个数据、有多少空余空间。函数原型如下：
/*
* 返回队列中可用数据的个数
*/
UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( const QueueHandle_t xQueue );
/*
* 返回队列中可用空间的个数
*/
UBaseType_t uxQueueSpacesAvailable( const QueueHandle_t xQueue );
5.2.7 覆盖/偷看
当队列长度为1时，可以使用xQueueOverwrite()或xQueueOverwriteFromISR()来覆盖数据。
注意，队列长度必须为1。当队列满时，这些函数会覆盖里面的数据，这也以为着这些函数不会被阻塞。
函数原型如下：
/* 覆盖队列
* xQueue: 写哪个队列
* pvItemToQueue: 数据地址
* 返回值: pdTRUE表示成功, pdFALSE表示失败
*/
BaseType_t xQueueOverwrite(
QueueHandle_t xQueue,
const void * pvItemToQueue
);
BaseType_t xQueueOverwriteFromISR(
QueueHandle_t xQueue,
const void * pvItemToQueue,
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken
);
如果想让队列中的数据供多方读取，也就是说读取时不要移除数据，要留给后来人。那么可以使用"窥视"，也就是xQueuePeek()或xQueuePeekFromISR()。这些函数会从队列中复制出数据，但是不移除数据。这也意味着，如果队列中没有数据，那么"偷看"时会导致阻塞；一旦队列中有数据，以后每次"偷看"都会成功。
函数原型如下：
/* 偷看队列
* xQueue: 偷看哪个队列
* pvItemToQueue: 数据地址, 用来保存复制出来的数据
* xTicksToWait: 没有数据的话阻塞一会
* 返回值: pdTRUE表示成功, pdFALSE表示失败
*/
BaseType_t xQueuePeek(
QueueHandle_t xQueue,
void * const pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait
);
BaseType_t xQueuePeekFromISR(
QueueHandle_t xQueue,
void *pvBuffer,
);
5.3 示例8: 队列的基本使用
本节代码为：FreeRTOS_08_queue。
本程序会创建一个队列，然后创建2个发送任务、1个接收任务：
- 发送任务优先级为1，分别往队列中写入100、200
- 接收任务优先级为2，读队列、打印数值
main函数中创建的队列、创建了发送任务、接收任务，代码如下：
/* 队列句柄, 创建队列时会设置这个变量 */
QueueHandle_t xQueue;
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建队列: 长度为5，数据大小为4字节(存放一个整数) */
xQueue = xQueueCreate( 5, sizeof( int32_t ) );
if( xQueue != NULL )
{
/* 创建2个任务用于写队列, 传入的参数分别是100、200
* 任务函数会连续执行，向队列发送数值100、200
* 优先级为1
*/
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender1", 1000, ( void * ) 100, 1, NULL );
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender2", 1000, ( void * ) 200, 1, NULL );
/* 创建1个任务用于读队列
* 优先级为2, 高于上面的两个任务
* 这意味着队列一有数据就会被读走
*/
xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 2, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建队列 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}
发送任务的函数中，不断往队列中写入数值，代码如下：
static void vSenderTask( void *pvParameters )
{
int32_t lValueToSend;
BaseType_t xStatus;
/* 我们会使用这个函数创建2个任务
* 这些任务的pvParameters不一样
*/
lValueToSend = ( int32_t ) pvParameters;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 写队列
* xQueue: 写哪个队列
* &lValueToSend: 写什么数据? 传入数据的地址, 会从这个地址把数据复制进队列
* 0: 不阻塞, 如果队列满的话, 写入失败, 立刻返回
*/
xStatus = xQueueSendToBack( xQueue, &lValueToSend, 0 );
if( xStatus != pdPASS )
{
printf( "Could not send to the queue.\r\n" );
}
}
}
接收任务的函数中，读取队列、判断返回值、打印，代码如下：
static void vReceiverTask( void *pvParameters )
{
/* 读取队列时, 用这个变量来存放数据 */
int32_t lReceivedValue;
BaseType_t xStatus;
const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 读队列
* xQueue: 读哪个队列
* &lReceivedValue: 读到的数据复制到这个地址
* xTicksToWait: 如果队列为空, 阻塞一会
*/
xStatus = xQueueReceive( xQueue, &lReceivedValue, xTicksToWait );
if( xStatus == pdPASS )
{
/* 读到了数据 */
printf( "Received = %d\r\n", lReceivedValue );
}
else
{
/* 没读到数据 */
printf( "Could not receive from the queue.\r\n" );
}
}
}
程序运行结果如下：
任务调度情况如下图所示：
5.4 示例9: 分辨数据源
本节代码为：FreeRTOS_09_queue_datasource。
当有多个发送任务，通过同一个队列发出数据，接收任务如何分辨数据来源？数据本身带有"来源"信息，比如写入队列的数据是一个结构体，结构体中的lDataSouceID用来表示数据来源：
typedef struct {
ID_t eDataID;
int32_t lDataValue;
}Data_t;
不同的发送任务，先构造好结构体，填入自己的eDataID，再写队列；接收任务读出数据后，根据eDataID就可以知道数据来源了，如下图所示：
- CAN任务发送的数据：eDataID=eMotorSpeed
- HMI任务发送的数据：eDataID=eSpeedSetPoint
FreeRTOS_09_queue_datasource程序会创建一个队列，然后创建2个发送任务、1个接收任务：
- 创建的队列，用来发送结构体：数据大小是结构体的大小
- 发送任务优先级为2，分别往队列中写入自己的结构体，结构体中会标明数据来源
- 接收任务优先级为1，读队列、根据数据来源打印信息
main函数中创建了队列、创建了发送任务、接收任务，代码如下：
/* 定义2种数据来源(ID) */
typedef enum
{
eMotorSpeed,
eSpeedSetPoint
} ID_t;
/* 定义在队列中传输的数据的格式 */
typedef struct {
ID_t eDataID;
int32_t lDataValue;
}Data_t;
/* 定义2个结构体 */
static const Data_t xStructsToSend[ 2 ] =
{
{ eMotorSpeed, 10 }, /* CAN任务发送的数据 */
{ eSpeedSetPoint, 5 } /* HMI任务发送的数据 */
};
/* vSenderTask被用来创建2个任务，用于写队列
* vReceiverTask被用来创建1个任务，用于读队列
*/
static void vSenderTask( void *pvParameters );
static void vReceiverTask( void *pvParameters );
/*-----------------------------------------------------------*/
/* 队列句柄, 创建队列时会设置这个变量 */
QueueHandle_t xQueue;
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建队列: 长度为5，数据大小为4字节(存放一个整数) */
xQueue = xQueueCreate( 5, sizeof( Data_t ) );
if( xQueue != NULL )
{
/* 创建2个任务用于写队列, 传入的参数是不同的结构体地址
* 任务函数会连续执行，向队列发送结构体
* 优先级为2
*/
xTaskCreate(vSenderTask, "CAN Task", 1000, (void *) &(xStructsToSend[0]), 2, NULL);
xTaskCreate(vSenderTask, "HMI Task", 1000, (void *) &( xStructsToSend[1]), 2, NULL);
/* 创建1个任务用于读队列
* 优先级为1, 低于上面的两个任务
* 这意味着发送任务优先写队列，队列常常是满的状态
*/
xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 1, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建队列 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}
发送任务的函数中，不断往队列中写入数值，代码如下：
static void vSenderTask( void *pvParameters )
{
BaseType_t xStatus;
const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 写队列
* xQueue: 写哪个队列
* pvParameters: 写什么数据? 传入数据的地址, 会从这个地址把数据复制进队列
* xTicksToWait: 如果队列满的话, 阻塞一会
*/
xStatus = xQueueSendToBack( xQueue, pvParameters, xTicksToWait );
if( xStatus != pdPASS )
{
printf( "Could not send to the queue.\r\n" );
}
}
}
接收任务的函数中，读取队列、判断返回值、打印，代码如下：
static void vReceiverTask( void *pvParameters )
{
/* 读取队列时, 用这个变量来存放数据 */
Data_t xReceivedStructure;
BaseType_t xStatus;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 读队列
* xQueue: 读哪个队列
* &xReceivedStructure: 读到的数据复制到这个地址
* 0: 没有数据就即刻返回，不阻塞
*/
xStatus = xQueueReceive( xQueue, &xReceivedStructure, 0 );
if( xStatus == pdPASS )
{
/* 读到了数据 */
if( xReceivedStructure.eDataID == eMotorSpeed )
{
printf( "From CAN, MotorSpeed = %d\r\n", xReceivedStructure.lDataValue );
}
else if( xReceivedStructure.eDataID == eSpeedSetPoint )
{
printf( "From HMI, SpeedSetPoint = %d\r\n", xReceivedStructure.lDataValue );
}
}
else
{
/* 没读到数据 */
printf( "Could not receive from the queue.\r\n" );
}
}
}
运行结果如下：
任务调度情况如下图所示：
- t1：HMI是最后创建的最高优先级任务，它先执行，一下子向队列写入5个数据，把队列都写满了
- t2：队列已经满了，HMI任务再发起第6次写操作时，进入阻塞状态。这时CAN任务是最高优先级的就绪态任务，它开始执行
- t3：CAN任务发现队列已经满了，进入阻塞状态；接收任务变为最高优先级的就绪态任务，它开始运行
- t4：现在，HMI任务、CAN任务的优先级都比接收任务高，它们都在等待队列有空闲的空间；一旦接收任务读出1个数据，会马上被抢占。被谁抢占？谁等待最久？HMI任务！所以在t4时刻，切换到HMI任务。
- t5：HMI任务向队列写入第6个数据，然后再次阻塞，这是CAN任务已经阻塞很久了。接收任务变为最高优先级的就绪态任务，开始执行。
- t6：现在，HMI任务、CAN任务的优先级都比接收任务高，它们都在等待队列有空闲的空间；一旦接收任务读出1个数据，会马上被抢占。被谁抢占？谁等待最久？CAN任务！所以在t6时刻，切换到CAN任务。
- t7：CAN任务向队列写入数据，因为仅仅有一个空间供写入，所以它马上再次进入阻塞状态。这时HMI任务、CAN任务都在等待空闲空间，只有接收任务可以继续执行。
5.5 示例10: 传输大块数据
本节代码为：FreeRTOS_10_queue_bigtransfer。
FreeRTOS的队列使用拷贝传输，也就是要传输uint32_t时，把4字节的数据拷贝进队列；要传输一个8字节的结构体时，把8字节的数据拷贝进队列。
如果要传输1000字节的结构体呢？写队列时拷贝1000字节，读队列时再拷贝1000字节？不建议这么做，影响效率！
这时候，我们要传输的是这个巨大结构体的地址：把它的地址写入队列，对方从队列得到这个地址，使用地址去访问那1000字节的数据。
使用地址来间接传输数据时，这些数据放在RAM里，对于这块RAM，要保证这几点：
- RAM的所有者、操作者，必须清晰明了
这块内存，就被称为"共享内存"。要确保不能同时修改RAM。比如，在写队列之前只有由发送者修改这块RAM，在读队列之后只能由接收者访问这块RAM。 - RAM要保持可用
这块RAM应该是全局变量，或者是动态分配的内存。对于动然分配的内存，要确保它不能提前释放：要等到接收者用完后再释放。另外，不能是局部变量。
FreeRTOS_10_queue_bigtransfer程序会创建一个队列，然后创建1个发送任务、1个接收任务：
- 创建的队列：长度为1，用来传输"char *"指针
- 发送任务优先级为1，在字符数组中写好数据后，把它的地址写入队列
- 接收任务优先级为2，读队列得到"char *"值，把它打印出来
这个程序故意设置接收任务的优先级更高，在它访问数组的过程中，接收任务无法执行、无法写这个数组。
main函数中创建了队列、创建了发送任务、接收任务，代码如下：
/* 定义一个字符数组 */
static char pcBuffer[100];
/* vSenderTask被用来创建2个任务，用于写队列
* vReceiverTask被用来创建1个任务，用于读队列
*/
static void vSenderTask( void *pvParameters );
static void vReceiverTask( void *pvParameters );
/*-----------------------------------------------------------*/
/* 队列句柄, 创建队列时会设置这个变量 */
QueueHandle_t xQueue;
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建队列: 长度为1，数据大小为4字节(存放一个char指针) */
xQueue = xQueueCreate( 1, sizeof(char *) );
if( xQueue != NULL )
{
/* 创建1个任务用于写队列
* 任务函数会连续执行，构造buffer数据，把buffer地址写入队列
* 优先级为1
*/
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender", 1000, NULL, 1, NULL );
/* 创建1个任务用于读队列
* 优先级为2, 高于上面的两个任务
* 这意味着读队列得到buffer地址后，本任务使用buffer时不会被打断
*/
xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 2, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建队列 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}
发送任务的函数中，现在全局大数组pcBuffer中构造数据，然后把它的地址写入队列，代码如下：
static void vSenderTask( void *pvParameters )
{
BaseType_t xStatus;
static int cnt = 0;
char *buffer;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
sprintf(pcBuffer, "www.100ask.net Msg %d\r\n", cnt++);
buffer = pcBuffer; // buffer变量等于数组的地址, 下面要把这个地址写入队列
/* 写队列
* xQueue: 写哪个队列
* pvParameters: 写什么数据? 传入数据的地址, 会从这个地址把数据复制进队列
* 0: 如果队列满的话, 即刻返回
*/
xStatus = xQueueSendToBack( xQueue, &buffer, 0 ); /* 只需要写入4字节, 无需写入整个buffer */
if( xStatus != pdPASS )
{
printf( "Could not send to the queue.\r\n" );
}
}
}
接收任务的函数中，读取队列、得到buffer的地址、打印，代码如下：
static void vReceiverTask( void *pvParameters )
{
/* 读取队列时, 用这个变量来存放数据 */
char *buffer;
const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );
BaseType_t xStatus;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 读队列
* xQueue: 读哪个队列
* &xReceivedStructure: 读到的数据复制到这个地址
* xTicksToWait: 没有数据就阻塞一会
*/
xStatus = xQueueReceive( xQueue, &buffer, xTicksToWait); /* 得到buffer地址，只是4字节 */
if( xStatus == pdPASS )
{
/* 读到了数据 */
printf("Get: %s", buffer);
}
else
{
/* 没读到数据 */
printf( "Could not receive from the queue.\r\n" );
}
}
}
运行结果如下图所示：
5.6 示例11: 邮箱(Mailbox)
本节代码为：FreeRTOS_11_queue_mailbox。
FreeRTOS的邮箱概念跟别的RTOS不一样，这里的邮箱称为"橱窗"也许更恰当：
- 它是一个队列，队列长度只有1
- 写邮箱：新数据覆盖旧数据，在任务中使用
xQueueOverwrite()，在中断中使用xQueueOverwriteFromISR()。
既然是覆盖，那么无论邮箱中是否有数据，这些函数总能成功写入数据。 - 读邮箱：读数据时，数据不会被移除；在任务中使用
xQueuePeek()，在中断中使用xQueuePeekFromISR()。
这意味着，第一次调用时会因为无数据而阻塞，一旦曾经写入数据，以后读邮箱时总能成功。
main函数中创建了队列(队列长度为1)、创建了发送任务、接收任务：
- 发送任务的优先级为2，它先执行
- 接收任务的优先级为1
代码如下：
/* 队列句柄, 创建队列时会设置这个变量 */
QueueHandle_t xQueue;
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建队列: 长度为1，数据大小为4字节(存放一个char指针) */
xQueue = xQueueCreate( 1, sizeof(uint32_t) );
if( xQueue != NULL )
{
/* 创建1个任务用于写队列
* 任务函数会连续执行，构造buffer数据，把buffer地址写入队列
* 优先级为2
*/
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender", 1000, NULL, 2, NULL );
/* 创建1个任务用于读队列
* 优先级为1
*/
xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 1, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建队列 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}
发送任务、接收任务的代码和执行流程如下：
- A：发送任务先执行，马上阻塞
- BC：接收任务执行，这是邮箱无数据，打印"Could not ..."。在发送任务阻塞过程中，接收任务多次执行、多次打印。
- D：发送任务从阻塞状态退出，立刻执行、写队列
- E：发送任务再次阻塞
- FG、HI、……：接收任务不断"偷看"邮箱，得到同一个数据，打印出多个"Get: 0"
- J：发送任务从阻塞状态退出，立刻执行、覆盖队列，写入1
- K：发送任务再次阻塞
- LM、……：接收任务不断"偷看"邮箱，得到同一个数据，打印出多个"Get: 1"
运行结果如下图所示：
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