• 【FreeRTOS】队列的使用

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    文章目录

    前言

    基于 FreeRTOS 的应用程序由一组独立的任务构成——每个任务都是具有独立权限的小程序。这些独立的任务之间很可能会通过相互通信以提供有用的系统功能。FreeRTOS 中所有的通信与同步机制都是基于队列实现的；

    创建队列

    队列是具有自己独立权限的内核对象，并不属于或赋予任何任务。所有任务都可以向同一队列写入和读出。一个队列由多方写入是经常的事，但由多方读出倒是很少遇到。

    xQueueHandle xQueueCreate( unsigned portBASE_TYPE uxQueueLength, 
						   unsigned portBASE_TYPE uxItemSize );

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    unsigned portBASE_TYPE uxQueueLength：指定队列的长度，即最多可以存放的元素个数

    unsigned portBASE_TYPE uxItemSize：队列中存储的元素的大小（占用的字节数）

    返回值：返回NULL代表创建失败，没有足够的堆空间来创建当前队列；创建成功则返回队列的句柄。

    发送数据

    xQueueSendToBack()用于将数据发送到队列尾；而 xQueueSendToFront()用于将数据发送到队列首，这两个函数在中断中不可使用，在中断中应该采用xQueueSendToFrontFromISR()和xQueueSendToBackFromISR()他们可以在中断中实现和前面两个函数相同的功能（中断章节中断再说明）；

    portBASE_TYPE xQueueSendToFront( xQueueHandle xQueue, 
								const void * pvItemToQueue, 
								portTickType xTicksToWait );
								
portBASE_TYPE xQueueSendToBack( xQueueHandle xQueue, 
								const void * pvItemToQueue, 
								portTickType xTicksToWait );

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    xQueueHandle xQueue：目标队列的句柄。

    const void * pvItemToQueue：入队元素的指针。队列将存储此指针指向的数据的备份。

    portTickType xTicksToWait：指定等待队列有空间可以容纳新元素入队的最长等待（阻塞）时间，这种情况发生在队列已经满了的时候。如果需要等待，则任务会因为调用这个函数而进入阻塞状态，直到队列非满而能让这个任务写入数据或者指定的阻塞时间过期，才会转变为就绪态。如果此参数使用0，则当队列已经满了的时候，此函数立即返回而不阻塞。使用portMAX_DELAY作为参数将使得等待时间为无限长，直到队列非满而能让这个任务写入数据，注意如果要使用portMAX_DELAY为参数，则必须在FreeRTOSConfig.h将INCLUDE_vTaskSuspend定义为1。

    返回值：
    pdPASS，当元素成功入队时返回pdPASS。例如，在限定超时时间(xTicksToWait非0)过期前成功入队。

    errQUEUE_FULL，因为队列满而无法入队时返回errQUEUE_FULL。例如，在限定超时时间(xTicksToWait非0)过期后，队列一直为满而无法入队新元素。

    由于队列可以被多个任务写入，所以对单个队列而言，也可能有多个任务处于阻塞状态以等待队列空间有效。这种情况下，一旦队列空间有效，只会有一个任务会被解除阻塞，这个任务就是所有等待任务中优先级最高的任务。而如果所有等待任务的优先级相同，那么被解除阻塞的任务将是等待最久的任务；

    接收数据

    xQueueReceive()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。xQueuePeek()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。xQueuePeek()从队列首接收到数据后，不会修改队列中的数据，也不会改变数据在队列中的存储序顺。
    在中断中应该采用数 xQueueReceiveFromISR()（中断章节再说明）；

    portBASE_TYPE xQueueReceive( xQueueHandle xQueue, 
							const void * pvBuffer, 
							portTickType xTicksToWait );

portBASE_TYPE xQueuePeek( xQueueHandle xQueue, 
							const void * pvBuffer, 
							portTickType xTicksToWait );

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    xQueueHandle xQueue：目标队列的句柄。

    const void * pvBuffer：用于存放读取到的队列元素的缓冲区，队列将把出队的元素拷贝到此缓冲区中。

    portTickType xTicksToWait：参见xQueueSendToBack()函数的解释。

    返回值：
    pdPASS，当成功从队列读取到元素时返回pdPASS。例如，在限定超时时间(xTicksToWait非0)过期前，成功读取到元素。

    errQUEUE_EMPTY，因为队列空而无法出队时返回errQUEUE_EMPTY。例如，在限定超时时间(xTicksToWait非0)过期后，队列一直为空而无法读取元素。

    由于队列可以被多个任务读取，所以对单个队列而言，也可能有多个任务处于阻塞状态以等待队列数据有效。这种情况下，一旦队列数据有效，只会有一个任务会被解除阻塞，这个任务就是所有等待任务中优先级最高的任务。而如果所有等待任务的优先级相同，那么被解除阻塞的任务将是等待最久的任务；

    简单来说就是写队列和读队列是有先后顺序的，优先级高的先读写，优先级相同的情况下根据等待时间来判断，等待时间长的先读写；

    查询队列数据个数

    uxQueueMessagesWaiting()用于查询队列中当前有效数据单元个数，中断中使用uxQueueMessagesWaitingFromISR()替代；

    unsigned portBASE_TYPE uxQueueMessagesWaiting( xQueueHandle xQueue );

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    xQueueHandle xQueue：队列的句柄
    返回值：队列中的元素个数，返回0代表队列为空

    使用示例

    创建两个线程

    创建一个入队的线程和一个出队的线程

        xTaskCreate((TaskFunction_t )SenderTask,  		/* 任务入口函数 */
              (const char*    )"send",			/* 任务名字 */
              (uint16_t       )512,  			/* 任务栈大小 */
              (void*          )NULL,			/* 任务入口函数参数 */
              (UBaseType_t    )10, 				/* 任务的优先级 */
               NULL);	                        /* 任务控制块指针 */ 
              
              
    xTaskCreate((TaskFunction_t )RevcerTask,  		/* 任务入口函数 */
              (const char*    )"revc",			/* 任务名字 */
              (uint16_t       )512,  			/* 任务栈大小 */
              (void*          )NULL,			/* 任务入口函数参数 */
              (UBaseType_t    )10, 				/* 任务的优先级 */
               NULL);	                        /* 任务控制块指针 */ 

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    配置按键驱动

    打开cubemx工程
    在这里插入图片描述
    配置引脚重新生成工程,这里需要注意生成完工程我们工程中前面的更改就需要重新做了，比如讲__NVIC_PRIO_BITS的4U改成4，屏蔽三个中断服务函数；
    在这里插入图片描述
    还需要注意的是配置正点原子的板子按键引脚需要上拉；

    编写按键发送子函数

    static void SenderTask(void *par)
{
    uint8_t key_state;
    BaseType_t err;
    while(1)
    {
        if((queue!=NULL)&&(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == 0)) 
        {
            while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == 0); // 按键弹起
            key_state = KEY1_PRESS;
            err = xQueueSend(queue,&key_state,10);
            if(err==errQUEUE_FULL)   	//发送按键值
            {
                printf("数据发送失败\r\n");
            }
        }    
        if((queue!=NULL)&&(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == 0)) 
        {
            while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == 0);
            key_state = KEY2_PRESS;
            err = xQueueSend(queue,&key_state,10);
            if(err==errQUEUE_FULL)   	//发送按键值
            {
                printf("数据发送失败\r\n");
            }
        }    
        vTaskDelay(100); // 去抖       
    }
}

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    编写按键读取子函数

    static void RevcerTask(void *par)
{
    uint8_t key = 0;
    while(1)
    {
        if(queue!=NULL)
        {
            if(xQueueReceive(queue,&key,portMAX_DELAY))//请求消息Key_Queue
            {
                switch(key)
                {
                    case KEY1_PRESS:	
                        printf("KEY1_PRESS\r\n");
                        break;
                    case KEY2_PRESS:		
                        printf("KEY2_PRESS\r\n");
                        break;
                    default:break;
                }
            }
        }
        vTaskDelay(10);
    }
}

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    实验效果
    在这里插入图片描述

    后面的资源都会在这个连接更新

    链接：https://pan.baidu.com/s/1nc1rfyLiMyw6ZhxiZ1Cumg?pwd=free
    提取码：free

    结尾

    我是凉开水白菜，我们下文见～

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