FreeRTOS(十)----队列

目录

队列简介

队列结构体

队列操作

队列实验

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    在实际的应用中，常常会遇到一个任务或者中断服务需要和另一个任务进行“沟通交流”，这个“沟通交流”的过程其实就是消息传递的过程。队列是为了任务与任务，任务与中断之间的通信而准备的。可以在任务与任务，任务与中断之间传递消息，队列中可以在存储有限的，大小固定的数据项目。

 

• 队列简介

FreeRTOS的通信介质是队列，队列是一个先进先出的数据结构，一个相似的数据结构是栈（先进后出），演示一下队列的入队和出队的过程

 

• 队列结构体

有一个结构以用于描述队列，叫做Queue_t

typedef struct QueueDefinition
{
	int8_t *pcHead;					//指向队列存储区域的开头
	int8_t *pcTail;					//指向队列存储区域末尾的字节。 一旦分配了多于必要的字节来存储队列项，这将用作标记 
	int8_t *pcWriteTo;				//指向储存区的下一个*位置

	union							
	{
		int8_t *pcReadFrom;			//指向在结构用作队列时读取排队项的最后一个位置 
		UBaseType_t uxRecursiveCallCount;//当结构被用作互斥时，保持递归互斥被递归“捕获”次数的计数
	} u;

	List_t xTasksWaitingToSend;		//等待张贴到此队列的任务列表。 按优先顺序存储
	List_t xTasksWaitingToReceive;	//等待从此队列读取的任务列表。 按优先顺序存储 

	volatile UBaseType_t uxMessagesWaiting;//当前队列中的项数 
	UBaseType_t uxLength;			//队列的长度定义为它将持有的项数，而不是字节数 
	UBaseType_t uxItemSize;			//队列将持有的每个项的大小 

	volatile int8_t cRxLock;		//存储从队列接收的项数（从队列中删除），而队列被锁定。 当队列未锁定时，设置为队列解锁
	volatile int8_t cTxLock;		//存储传输到队列的项数（添加到队列中），而队列被锁定。 当队列未锁定时，设置为队列解锁

	#if( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
		uint8_t ucStaticallyAllocated;	//如果队列使用的内存被静态分配以确保没有尝试释放内存，则设置为pdtrue
	#endif

	#if ( configUSE_QUEUE_SETS == 1 )
		struct QueueDefinition *pxQueueSetContainer;
	#endif

	#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
		UBaseType_t uxQueueNumber;
		uint8_t ucQueueType;
	#endif

} xQUEUE;

typedef xQUEUE Queue_t;

 

• 队列操作

操作队列的API如下：

 

• 队列实验

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "beep.h"
#include "string.h"
#include "malloc.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"

//任务优先级
#define START_TASK_PRIO		1
//任务堆栈大小	
#define START_STK_SIZE 		256  
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define TASK1_TASK_PRIO		2
//任务堆栈大小	
#define TASK1_STK_SIZE 		256  
//任务句柄
TaskHandle_t Task1Task_Handler;
//任务函数
void task1_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define KEYPROCESS_TASK_PRIO 3
//任务堆栈大小	
#define KEYPROCESS_STK_SIZE  256 
//任务句柄
TaskHandle_t Keyprocess_Handler;
//任务函数
void Keyprocess_task(void *pvParameters);


//按键消息队列的数量
#define KEYMSG_Q_NUM    1  		//按键消息队列的数量  
#define MESSAGE_Q_NUM   4   	//发送数据的消息队列的数量 
QueueHandle_t Key_Queue;   		//按键值消息队列句柄
QueueHandle_t Message_Queue;	//信息队列句柄

//LCD刷屏时使用的颜色
int lcd_discolor[14]={	WHITE, BLACK, BLUE,  BRED,      
						GRED,  GBLUE, RED,   MAGENTA,       	 
						GREEN, CYAN,  YELLOW,BROWN, 			
						BRRED, GRAY };

//用于在LCD上显示接收到的队列的消息
//str: 要显示的字符串(接收到的消息)
void disp_str(u8* str)
{
	LCD_Fill(5,230,110,245,WHITE);					//先清除显示区域
	LCD_ShowString(5,230,100,16,16,str);
}

//加载主界面
void freertos_load_main_ui(void)
{
	POINT_COLOR = RED;
	LCD_ShowString(10,10,200,16,16,"ATK STM32F103/407");	
	LCD_ShowString(10,30,200,16,16,"FreeRTOS Examp 13-1");
	LCD_ShowString(10,50,200,16,16,"Message Queue");
	LCD_ShowString(10,70,220,16,16,"KEY_UP:LED1 KEY0:Refresh LCD");
	LCD_ShowString(10,90,200,16,16,"KEY1:SendMsg KEY2:BEEP");
	
	POINT_COLOR = BLACK;
	LCD_DrawLine(0,107,239,107);		//画线
	LCD_DrawLine(119,107,119,319);		//画线
	LCD_DrawRectangle(125,110,234,314);	//画矩形
	POINT_COLOR = RED;
	LCD_ShowString(0,130,120,16,16,"DATA_Msg Size:");
	LCD_ShowString(0,170,120,16,16,"DATA_Msg rema:");
	LCD_ShowString(0,210,100,16,16,"DATA_Msg:");
	POINT_COLOR = BLUE;
}

//查询Message_Queue队列中的总队列数量和剩余队列数量
void check_msg_queue(void)
{
    u8 *p;
	u8 msgq_remain_size;	//消息队列剩余大小
    u8 msgq_total_size;     //消息队列总大小
    
    taskENTER_CRITICAL();   //进入临界区
    msgq_remain_size=uxQueueSpacesAvailable(Message_Queue);//得到队列剩余大小
    msgq_total_size=uxQueueMessagesWaiting(Message_Queue)+uxQueueSpacesAvailable(Message_Queue);//得到队列总大小，总大小=使用+剩余的。
	p=mymalloc(SRAMIN,20);	//申请内存
	sprintf((char*)p,"Total Size:%d",msgq_total_size);	//显示DATA_Msg消息队列总的大小
	LCD_ShowString(10,150,100,16,16,p);
	sprintf((char*)p,"Remain Size:%d",msgq_remain_size);	//显示DATA_Msg剩余大小
	LCD_ShowString(10,190,100,16,16,p);
	myfree(SRAMIN,p);		//释放内存
    taskEXIT_CRITICAL();    //退出临界区
}

int main(void)
{ 
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
	delay_init(168);					//初始化延时函数
	uart_init(115200);     				//初始化串口
	LED_Init();		        			//初始化LED端口
	KEY_Init();							//初始化按键
	BEEP_Init();						//初始化蜂鸣器
	LCD_Init();							//初始化LCD
	TIM9_Int_Init(5000,16800-1);		//初始化定时器9，周期500ms
	my_mem_init(SRAMIN);            	//初始化内部内存池
    freertos_load_main_ui();        	//加载主UI
	
	//创建开始任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
                (const char*    )"start_task",          //任务名称
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
                (void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄              
    vTaskStartScheduler();          //开启任务调度
}

//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
	
	//创建消息队列
    Key_Queue=xQueueCreate(KEYMSG_Q_NUM,sizeof(u8));        //创建消息Key_Queue
    Message_Queue=xQueueCreate(MESSAGE_Q_NUM,USART_REC_LEN); //创建消息Message_Queue,队列项长度是串口接收缓冲区长度
	
    //创建TASK1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1_task,             
                (const char*    )"task1_task",           
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,        
                (void*          )NULL,                  
                (UBaseType_t    )TASK1_TASK_PRIO,        
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   
    //创建TASK2任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )Keyprocess_task,     
                (const char*    )"keyprocess_task",   
                (uint16_t       )KEYPROCESS_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )KEYPROCESS_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Keyprocess_Handler); 
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}

//task1任务函数
void task1_task(void *pvParameters)
{
	u8 key,i=0;
    BaseType_t err;
	while(1)
	{
		key=KEY_Scan(0);            	//扫描按键
        if((Key_Queue!=NULL)&&(key))   	//消息队列Key_Queue创建成功,并且按键被按下
        {
            err=xQueueSend(Key_Queue,&key,10);
            if(err==errQUEUE_FULL)   	//发送按键值
            {
                printf("队列Key_Queue已满，数据发送失败!\r\n");
            }
        }
        i++;
        if(i%10==0) check_msg_queue();//检Message_Queue队列的容量
        if(i==50)
        {
            i=0;
            LED0=!LED0;
        }
        vTaskDelay(10);                           //延时10ms，也就是10个时钟节拍	
	}
}


//Keyprocess_task函数
void Keyprocess_task(void *pvParameters)
{
	u8 num,key;
	while(1)
	{
        if(Key_Queue!=NULL)
        {
            if(xQueueReceive(Key_Queue,&key,portMAX_DELAY))//请求消息Key_Queue
            {
                switch(key)
                {
                    case WKUP_PRES:		//KEY_UP控制LED1
                        LED1=!LED1;
                        break;
                    case KEY2_PRES:		//KEY2控制蜂鸣器
                        BEEP=!BEEP;
                        break;
                    case KEY0_PRES:		//KEY0刷新LCD背景
                        num++;
                        LCD_Fill(126,111,233,313,lcd_discolor[num%14]);
                        break;
                }
            }
        } 
		vTaskDelay(10);      //延时10ms，也就是10个时钟节拍	
	}
}