ucos邮箱与队列

一、相关背景知识

邮箱与消息队列常用于任务间的通信，也可用于任务间的同步。一般的邮箱常常保存了任务收发的消息。发消息任务负责将将消息发送至邮箱，收消息则从邮箱取消息。消息的内容可为结构化的，也可为非结构化的。

邮箱可由操作系统维护，也可由任务自身维护。由操作系统维护即意味着操作系统必须暂存任务发来的消息，增加了操作系统负担；由任务维护意味着由任务自己管理邮箱，任务间发送的消息直接发送至任务的邮箱，只需要操作系统进行适当的管理工作。

消息间的传递可以为定向、也可为非定向的。若任务Ａ要接收一消息，可以指定接收任务Ｂ发来的消息，也可接收任何任务发送的。前者为定向的，后者为非定向的。对任务Ａ而言，若任务Ａ接收消息时直至接收到才返回，称为阻塞的接收；而若仅查收邮箱后立即返回，则称为非阻塞式的接收。同理，若任务Ｂ可发送一消息，其可以指定发送给任务Ｂ，也可以发送给被多个任务共享的邮箱。对于任务Ｂ而言，如果在发送消息后立即返回，而不管是否被接收，则称为非阻塞的发送；如果直至接收后才返回，则称为阻塞的发送。

 

二、ucos邮箱与消息队列

　　Ucos提供了邮箱与消息队列用于任务间的通信。二者都是基于事件控制块结构OS_EVENT。与邮箱相比，消息队列在OS_EVENT结构基础之上添加了一循环队列，可以同时容纳多个消息，而邮箱只能容纳一个。因此，可以将消息队列看作同时接收多条消息的邮箱。

１、ucos的邮箱实现.

与信号量一样,邮箱MBOX同样基于OS_EVENT实现。

typedef struct {

     INT8U    OSEventType;     // 事件控制块的类型              

     INT8U    OSEventGrp;           // 等待的任务组       

INT16U   OSEventCnt;           // 此处不用

void    *OSEventPtr;           // 消息存放处。   

     INT8U    OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE]; // 等待任务表

} OS_EVENT; ( ucos_II.H )

 

   .OSEventPtr用于存放消息的指针。因为邮箱是由操作系统进行维护，为避免消息传递时不必要的复制，采用了传指针方式进行消息的传递。

 

基于邮箱的操作包括：邮箱的创建，删除，消息的发送、接收。所有的操作定义大OS_MBOX.C文件中。部分操作依赖于OS_CORE.C中的基于OS_EVENT的操作。

 

邮箱的创建与删除：

OS_EVENT   *OSMboxCreate (void *msg);  

OS_EVENT   *OSMboxDel (OS_EVENT *pevent, INT8U opt, INT8U *err);

消息的发送与接收：

void   *OSMboxPend (OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err);

INT8U   OSMboxPost (OS_EVENT *pevent, void *msg);

INT8U   OSMboxPostOpt (OS_EVENT *pevent, void *msg, INT8U opt);;

void   *OSMboxAccept (OS_EVENT *pevent);

 

邮箱状态的查询：

INT8U   OSMboxQuery (OS_EVENT *pevent, OS_MBOX_DATA *pdata);

 

详细的代码分析，可以查看ucos作者的书。这里主要说明MBox如何在OS_EVENT之上构建。

 

如OS_EVENT结构体所示，OS_EVENT提供了完整的邮箱描述，包括邮箱的存储与任务的等待。Os_core.c中提供了对于邮箱的等待任务列表的就绪、挂起的操作。实现邮箱时，只需要在这些操作基础之上构建，维护相关信息即可.

 

OS_EVENT操作:( os_core.c中 )

void OSEventWaitListInit (OS_EVENT *pevent) // 初始化ECB块的等待任务列表

void OSEventTaskRdy (OS_EVENT *pevent, void *msg, INT8U msk); //使一个任务就绪

void OSEventTaskWait (OS_EVENT *pevent)      // 使一个任务进入等待状态

void   OSEventTO (OS_EVENT *pevent)           // 因为等待超时将任务置为就绪状

 

MBOX的操作实现:

    

OSMboxCreate()   ----------------------> OSEventWaitListInit()，初始化OS_EVENT结构

OSMboxDel() ------------------> OSEventTaskRdy(), 返还OS_EVENT结点，任务调度

OSMboxPend() -----------------> OSEventTaskWait()，挂起，调度，检查消息

OSMboxPost()

OSMboxPostOpt() --------------> OSEventTaskRdy()，获取消息，调度

OSMboxAccept() ---------------> 检查消息，返回

OSMboxQuery() ----------------> 查询状态

 

在OSMboxPostOpt中提供了广播消息的发送功能。

如果比较信号量与邮箱的实现，会发现二者实现十分相似，并且很好理解。

 

 

 

 

 

 

邮箱是一个通过在系统共享存储区内传递消息来实现同步和通信的对象。
每个邮箱包含一个用于发送消息的消息队列和一个用来接受消息的消息队列。由于是在共享存储区域，因此它对每个任务都是可见的。

而一般的消息队列，还可用来处理任务与外部事件之间的通信。比如一个按键消息。然后其中一个任务可以在消息队列中尝试去获取消息。消息的分发可以由一个线程对立进行，或是通过事件处理例程进行发派。

总的来说，邮箱的空间开销比一般的消息队列要大（每个邮箱包含两个消息队列），不过由于是共享的，因此任务之间的消息同步可以通过邮箱进行。而传统的消息队列除了在任务之间进行消息传递之外，还可以让事件处理例程进行消息发派。每个任务可以有一个私有的消息队列，然后该任务可以通过将自己队列的地址进行注册，告诉给系统；或者传递给其它任务。另外，传统的消息队列中的消息的长度可以是不定长的。而由于邮箱定义在全局共享区，一般每个邮箱的大小及规格是固定的。

它们的共同点是，如果某个任务去接受消息，但失败，那么它就会处于等待状态。这时也可以结合事件进行唤醒触发，不过系统或另一个任务向它发送消息后会自动将其唤醒。