队列管理

全局变量和弊端

• 使用全局变量将导致线程不安全, 一种解决这个问题的方案就是采用队列
• 队列提供了一种任务间或者任务和中断间的通讯机制

队列

• 队列是先进先出 FIFO (First In First Out), 先进先出表示的是先写入的数据会先被读取
• 队列中的数据必须是相同类型的, 可以是基本类型也可以是结构体
• FreeRTOS 采用是复制队列的实现方式, 即写入队列的数据每个字节都被完整复制到队列, 不通过引用方式保存
• 如果使用指针管理队列, 可能指针的资源已被销毁, 但留在队列中导致错误
• 当一个任务试图从队列读取数据的时候, 它可以设置一个阻塞时间 (block time), 这是当队列数据为空时, 任务处于阻塞状态的时间, 当有数据在队列或者到达阻塞时间的时候，任务都会进入就绪状态
• 将队列定义为全局变量, 各个任务通过队列传输数据

队列操作方法

创建队列

QueueHandle_t xQueueCreate(
    UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize)

• uxQueueLength 队列包含数据的最大长度
• uxItemSize 每个数据占用的字节大小
• 函数返回值
  • QueueHandle_t 句柄类型, 表示的是对所创建队列的一个引用句柄
  • 没有足够的空间时, 返回 NULL

发送数据

BaseType_t xQueueSend( 
    QueueHandle_t xQueue, 
    const void * pvItemToQueue,
    TickType_t xTicksToWait )

• 如果要在中断程序调用的话需要使用 xQueueSendFromISR() 函数
• xQueue 队列的句柄, 来自于 xQueueCreate() 的返回值
• pvItemToQueue 所发送数据的引用, 然后这些数据会被复制到队列中
• xTicksToWait 队列如果满时发送任务的阻塞时间, 单位为时间片节拍数, 如果设置为 portMAX_DELAY 的话任务将永远等待下去
• 返回值 发送数据成功时返回 pdPASS, 失败时返回 errQUEUE_FULL

读取数据

BaseType_t xQueueReceive( 
    QueueHandle_t xQueue, 
    void * const pvBuffer,
    TickType_t xTicksToWait )

• xQueue 队列的具柄
• pvBuffer 指向内存空间的一个引用, 读取的数据会被复制到这片内存
• xTicksToWait 队列如果空时接送任务的阻塞时间
• 返回值 发送数据成功时返回 pdPASS, 失败时返回 errQUEUE_FULL

获取队列中的数据

UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( 
    QueueHandle_t xQueue )

CMSIS RTOS 的封装

1. 创建队列 osMessageQueueNew
2. 获取信息
   • osMessageQueueGet
   • 当 timeout 为 0 时允许从中断函数调用
3. 插入信息
   • osMessageQueuePut
   • 当 timeout 为 0 时允许从中断函数调用
4. 其他参考

实例

1. 使用任务 1 检测扫描键盘输入, 使用任务 2 将键盘输入转为串口输出
2. 键盘输入共有四种信息, 其中键盘持续按下与持续松开的信息占主要
3. 如果把每次信息均插入队列, 这要求处理部分的处理速度更快, 否则队列将爆满
4. 由于按下与松开的信息并不是主要信息, 并且, 因此可以忽略, 只发送点击与释放的信息
5. 忽略这些信息后, 即保证了处理部分的速度可以慢于获取部分, 也避免了对无用信息的处理
6. 为了保证能够快速处理任务, 因此可以使用永久阻塞等待消息 (osWaitForever), 减少调度的消耗