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	uxQueueLength 队列能够存储的最大单元数目，即队列深度。 uxItemSize 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	xQueue 目标队列的句柄 pvItemToQueue 发送数据的指针 xTicksToWait 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 返回 pdPASS 只会有一种情况，那就是数据被成功发送到队列 中 errQUEUE_FULL 如 果 由 于 队 列 已 满 而 无 法 将 数 据 写 入 ， 则 将 返 回 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：