5.FreeRTOS_队列基础知识
队列实质：队列是一个环形缓冲区，遵循先入先出（FIFO），通常将数据写入尾部，也可强制写到头部。当强制写到头部时，并不会覆盖原来的头部数据。
队列等待唤醒原则：唤醒最高优先级的任务。当优先级一致时，唤醒已经等待时间最长的任务
队列中包含的内容：数据buf，等待数据的任务，等待写数据的任务
队列结构体
队列结构体的声明如下：
typedef xQUEUE Queue_t;
typedef struct QueueDefinition
{
/* 指针，用于指向存储数据的空间 */
int8_t * pcHead; /* 空间头部 */
int8_t * pcWriteTo; /* 写入的空间位置 */
union
{
QueuePointers_t xQueue; /* 读队列相关结构体 */
SemaphoreData_t xSemaphore;
} u;
/* 链表，用于存放等待写入数据任务、等待读取数据任务 */
List_t xTasksWaitingToSend; /* 写入数据任务 */
List_t xTasksWaitingToReceive; /* 读取数据任务 */
volatile UBaseType_t uxMessagesWaiting;
UBaseType_t uxLength;
UBaseType_t uxItemSize;
volatile int8_t cRxLock;
volatile int8_t cTxLock;
#if ( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
uint8_t ucStaticallyAllocated;
#endif
#if ( configUSE_QUEUE_SETS == 1 )
struct QueueDefinition * pxQueueSetContainer;
#endif
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
UBaseType_t uxQueueNumber;
uint8_t ucQueueType;
#endif
} xQUEUE;pcHead：指向数据空间的首地址，不会改变
pcWriteTo：向哪里进行写入，指向写入的位置
xQueue：读队列相关结构体，里面存放了上一次读取的位置：pcReadFrom
xTasksWaitingToSend：等待写入数据任务的队列
xTasksWaitingToReceive：等待读取数据任务的队列
补充：
xQueue结构体声明如下：
/* 队列结构体中的形式 */
QueuePointers_t xQueue; /* 读队列相关结构体 */
/* QueuePointers_t结构体声明 */
typedef struct QueuePointers
{
int8_t * pcTail;
int8_t * pcReadFrom; /* 读指针 */
} QueuePointers_t;创建队列
函数声明
创建队列有两个接口，一个是宏xQueueCreate，另一个是这个宏的宏定义xQueueGenericCreate
这两个函数实质上都是一样的，具体的函数声明如下：
/* 这是一个宏 */
xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize );
/* 宏定义 */
#define xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize ) \
xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), ( queueQUEUE_TYPE_BASE ) )；
/* 这是xQueueCreate的宏定义 */
QueueHandle_t xQueueGenericCreate( const UBaseType_t uxQueueLength,
const UBaseType_t uxItemSize,
const uint8_t ucQueueType );返回值：创建成功返回队列的句柄，失败返回0
uxItemSize：每一个项Item的大小，假设为int，那么 传入值为sizeof(int)
uxQueueLength：队列的长度
补充：
- 队列长度：队列中包含的数据的个数
- 队列数据：每个数据的类型不同，但每个数据的大小固定
创建队列过程
创建队列函数会分配一个Queue_t类型的结构体，并且开辟一个空间，让结构体中的pchead、pcWriteTo指向空间的头部，让pcReadFrom指向空间的尾部。
创建后的模型如下：
写队列（尾插）
函数声明
写队列有三个接口，一个是宏xQueueSend，另一个是这个宏的宏定义xQueueGenericSend，还有一个函数xQueueSendToBack，这个函数与xQueueSend作用一致。
具体的函数声明如下：
/* 这两个是宏，作用一致，都是向尾部写入数据 */
xQueueSend( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait );
xQueueSendToBack( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait );
/* 宏定义 */
#define xQueueSend( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \
xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_BACK )
#define xQueueSendToBack( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \
xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_BACK )
/* 宏定义函数 */
BaseType_t xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,
const void * const pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait,
const BaseType_t xCopyPosition )xQueue：队列的句柄，即：创建队列函数的返回值
pvItemToQueue：原始数据的指针
xTicksToWait ：当队列为满时等待写入的时间。写0表示不等待，portMAX_DELAY表示死等
写队列过程
写队列的过程为：从pvItemToQueue指向的空间中拷贝到pcWriteTo指向的空间，拷贝的数据大小为uxItemSize。之后pcWriteTo+uxItemSize进行写指针偏移。
具体模型如下：
队列为满时的过程
当写队列时，队列已经满了，并且xTicksToWait不为0，那么该写数据的任务将会放到xTasksWaitingToSend这个等待写入数据任务队列中，这时该任务进入阻塞态，不再争夺CPU资源。当队列数据被读出，不再为满时，再从xTasksWaitingToSend这个队列中去唤醒刚刚的任务。
写队列（头插）
一般写队列的方法都是尾插法，这里也可以进行头插法进行写队列。
函数声明
/* 这是一个宏，头插法写入 */
xQueueSendToFront( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait )
/* 宏定义 */
#define xQueueSendToFront( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \
xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_FRONT )
/* 最终调用的底层函数与尾插法一致，只是传参不一致 */
BaseType_t xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,
const void * const pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait,
const BaseType_t xCopyPosition )xQueue：队列的句柄，即：创建队列函数的返回值
pvItemToQueue：原始数据的指针
xTicksToWait ：当队列为满时等待写入的时间。写0表示不等待
写队列过程
头插法写队列，会将队列写到空间的最尾端（N-1处），并且将pcReadFrom向前移动
具体模型如下：
读队列
函数声明
BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue,
void * const pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait )xQueue：队列的句柄，即：创建队列函数的返回值
pvBuffer：读取数据存放空间的指针
xTicksToWait ：当队列为空时等待读取的时间。写0表示不等待
读队列过程
pcReadFrom为上一次读的位置。读队列时，先将pcReadFrom+uxItemSize，之后再拷贝pcReadFrom指向位置的内容到pvBuffer中，拷贝的数据大小为uxItemSize
具体模型如下：
队列为空时的过程
当读队列时，队列为空，并且xTicksToWait不为0，那么该读数据的任务将会放到xTasksWaitingToReceive这个等待读取数据任务队列中，这时该任务进入阻塞态，不再争夺CPU资源。。当队列数据被写入，不再为空时，再从xTasksWaitingToReceive这个队列中去唤醒刚刚的任务。