FreeRTOS学习——队列
一、什么是队列？
队列又称消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构，队列可以在任务与任务间、中断和任务间传递信 息。
为什么不使用全局变量？
如果使用全局变量，兔子（任务1）修改了变量 a ，等待树獭（任务3）处理，但树獭处理速度很慢，在处理 数据的过程中，狐狸（任务2）有可能又修改了变量 a ，导致树獭有可能得到的不是正确的数据。
在这种情况下，就可以使用队列。兔子和狐狸产生的数据放在流水线上，树獭可以慢慢一个个依次处理。
关于队列的几个名词：
队列项目：队列中的每一个数据；
队列长度：队列能够存储队列项目的最大数量；
创建队列时，需要指定队列长度及队列项目大小。
二、队列的特点
1、数据入队方式
通常采用先进先出（FIFO）的数据存储缓冲机制，即先入队的数据会先从队列中被读取。 也可以配置为后进先出（LIFO）方式，但用得比较少。
2. 数据传递方式
采用实际值传递，即将数据拷贝到队列中进行传递，也可以传递指针，在传递较大的数据的时候采用指针传递。
3. 多任务访问
队列不属于某个任务，任何任务和中断都可以向队列发送/读取消息。
4. 出队、入队阻塞
当任务向一个队列发送消息时，可以指定一个阻塞时间，假设此时当队列已满无法入队。
阻塞时间如果设置为：
0：直接返回不会等待；
0~port_MAX_DELAY：等待设定的阻塞时间，若在该时间内还无法入队，超时后直接返回不再等待；
port_MAX_DELAY：死等，一直等到可以入队为止。出队阻塞与入队阻塞类似；
三、队列相关函数
3.1、创建队列
QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength,
UBaseType_t uxItemSize );
参数：
uxQueueLength：队列可同时容纳的最大项目数 。
uxItemSize：存储队列中的每个数据项所需的大小（以字节为单位，数据类型）。
返回值：
如果队列创建成功，则返回所创建队列的句柄 。 如果创建队列所需的内存无法分配 ，则返回 NULL。
3.2、写队列
BaseType_t xQueueSend(
QueueHandle_t xQueue,
const void * pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait
);参数：
xQueue：队列的句柄，数据项将发送到此队列。
pvItemToQueue：待写入数据
xTicksToWait：阻塞超时时间
返回值：
如果成功写入数据，返回 pdTRUE，否则返回 errQUEUE_FULL。
3.3、读队列
BaseType_t xQueueReceive(
QueueHandle_t xQueue,
void * pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait
);
参数：
xQueue：待读取的队列
pvItemToQueue：数据读取缓冲区
xTicksToWait：阻塞超时时间
返回值：
成功返回 pdTRUE，否则返回 pdFALSE。
四、实操
4.1、任务需求
创建一个队列（长度16，类型unsigned short int ），按下 KEY1 向队列发送一个数据（数据为：1~16），按下 KEY2 向队列读取一个数据。
4.2、代码实现
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* File Name : freertos.c
* Description : Code for freertos applications
******************************************************************************
* @attention
*
* Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
* in the root directory of this software component.
* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Variables */
/* USER CODE END Variables */
osThreadId TaskSendHandle; /*创建任务句柄和队列句柄*/
osThreadId TaskReceiveHandle;
osMessageQId myQueueHandle;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes */
/* USER CODE END FunctionPrototypes */
void StartTaskSend(void const * argument);
void StartTaskReceive(void const * argument);
void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) */
/* GetIdleTaskMemory prototype (linked to static allocation support) */
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize );
/* USER CODE BEGIN GET_IDLE_TASK_MEMORY */
static StaticTask_t xIdleTaskTCBBuffer;
static StackType_t xIdleStack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize )
{
*ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTCBBuffer;
*ppxIdleTaskStackBuffer = &xIdleStack[0];
*pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
/* place for user code */
}
/* USER CODE END GET_IDLE_TASK_MEMORY */
/**
* @brief FreeRTOS initialization
* @param None
* @retval None
*/
void MX_FREERTOS_Init(void) {
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
/* add mutexes, ... */
/* USER CODE END RTOS_MUTEX */
/* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
/* add semaphores, ... */
/* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */
/* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
/* start timers, add new ones, ... */
/* USER CODE END RTOS_TIMERS */
/* Create the queue(s) */
/* definition and creation of myQueue */
osMessageQDef(myQueue, 16, uint16_t); /*参数：队列名称，队列项目大小，队员每个项目的类型*/
myQueueHandle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue), NULL); /*创建队列，成功返回队列句柄，失败返回NULL*/
/* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
/* add queues, ... */
/* USER CODE END RTOS_QUEUES */
/* Create the thread(s) */
/* definition and creation of TaskSend */
osThreadDef(TaskSend, StartTaskSend, osPriorityNormal, 0, 128);
TaskSendHandle = osThreadCreate(osThread(TaskSend), NULL); /*创建任务*/
/* definition and creation of TaskReceive */
osThreadDef(TaskReceive, StartTaskReceive, osPriorityNormal, 0, 128);
TaskReceiveHandle = osThreadCreate(osThread(TaskReceive), NULL);
/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
/* add threads, ... */
/* USER CODE END RTOS_THREADS */
}
/* USER CODE BEGIN Header_StartTaskSend */
/**
* @brief Function implementing the TaskSend thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartTaskSend */
void StartTaskSend(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN StartTaskSend */
static uint16_t queue_datas = 1;/*创建需要传入队列的数据*/
BaseType_t status = 0; /*承接写队列函数返回值*/
/* Infinite loop */
for(;;)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
{
osDelay(20); /*防抖*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
{
status = xQueueSend(myQueueHandle ,&queue_datas ,0); /*写对列，参数：队列句柄 ，数据 ，阻塞时间*/
if(status == pdTRUE)
{
printf("写入队列成功，写入值：%d\r\n",queue_datas);
}
else
{
printf("队列满了（最大长度为16），无法写入队列！\r\n");
}
queue_datas += 1; /*队列数据：1～16*/
if(queue_datas == 17) /*队列写入17后，又从1开始写*/
{
queue_datas = 1;
}
}
while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET); /*防止按键按下被多次触发*/
}
osDelay(10);
}
/* USER CODE END StartTaskSend */
}
/* USER CODE BEGIN Header_StartTaskReceive */
/**
* @brief Function implementing the TaskReceive thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartTaskReceive */
void StartTaskReceive(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN StartTaskReceive */
uint16_t queue_datas; /*缓存队列接收的数据*/
BaseType_t status = 0; /*承接读队列函数返回直接*/
/* Infinite loop */
for(;;)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
{
osDelay(20); /*防抖*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
{
status = xQueueReceive(myQueueHandle ,&queue_datas ,0); /*读对列，参数：队列句柄 ，数据 ，阻塞时间*/
if(status == pdTRUE)
{
printf("读取队列成功，读取值：%d\r\n",queue_datas);
}
else
{
printf("读取失败，队列中没有值\r\n");
}
}
while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET); /*防止按键按下被多次触发*/
}
osDelay(10);
}
/* USER CODE END StartTaskReceive */
}
/* Private application code --------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Application */
/* USER CODE END Application */