基于FreeRTOS的队列管理的应用

最新推荐文章于 2025-03-07 23:22:21 发布

hong60104

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我们前一篇技术文章大概说明了，如何基于FreeRTOS嵌入式实时操作系统，进行基本的应用软件开发。在这里，我们将说说在应用中，如果使用FreeRTOS的队列。这是因为在应用程序中，不同任务间的消息传送，会大量用到队列这种方式。
先解释一下队列：是先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端（称为rear）进行插入操作，在前端（称为front）进行删除操作。队列的操作方式和堆栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。
在FreeRTOS中，对队列有专门的管理机制及函数，在queue.h定义。使用队列进行消息传送，可以避免数据冲突与丢失等现象。如：有一个任务，需要根据另外三个任务的数据来执行它的操作或运行流程，且在这四个任务运行时，是不定时的，没有任何规律可言，那么按照传统的公共变量的方式，就有可能产生数据丢失或数据访问冲突。如果在这里使用FreeRTOS的队列来传递数据信息，则相当容易地把这种问题给解决了。在FreeRTOS中使用队列，最简单的应用，需要创建队列、发送队列消息、等待接收队列消息、删除队列等操作。使用队列，不仅可以传送单字节消息，也可以传送数据结构。在这里，队列管理相关的函数定义不就再进行说明了，需要时，可以参考queue.h。下面直接举例，说明如何使用FreeRTOS队列。
例如：有一组LED灯，在同一个物理操作端口上面，另外三个不同的任务，需要操作这组LED灯来指示系统状态。这时，引入一个单独的任务来操作这组LED灯，那三个不同的任务则向这一个LED灯操作任务发送消息来控制LED灯。则应用程序框架如下所示：
1、定义消息数据结构及变量
typedef struct //定义一个需要传递的消息的数据结构
{
u8 msg_src; // 消息来源编号
u8 msg_val; // 消息值
} Led_msg;
#define Task1_msg 0x1 // 定义任务1所传递的消息
#define Task2_msg 0x2 // 定义任务2所传递的消息
#define Task3_msg 0x3 // 定义任务3所传递的消息
xQueueHandle hLED_MSG; //用于传递消息的一个公共Handle变量
2、在main程序中，创建一个消息用于消息的传递
hLED_MSG = xQueueCreate( 10 , sizeof(Led_msg) );//创建一个消息，最多可以有10个值进行排队，每个值的大小为数据结构Led_msg大小。
3、在LED灯操作的任务中等待消息并处理
void Task_LED( void *pvParameters )
{
Led_msg Receive_msg;
While(1) //该任务是一个不退出的循环任务
{
While(xQueueReceive(hLED_MSG, & Receive_msg, portMAX_DELAY ) != pdPASS ); // 等待消息直到收到一个有效的消息数据，并放入Receive_msg变量中
Switch(Receive_msg.msg_src)
{
case: Task1_msg
；；；；；// 执行任务1传递过来的消息，对LED的操作
Break;
case: Task2_msg
；；；；；// 执行任务2传递过来的消息，对LED的操作
Break;
case: Task3_msg
；；；；；// 执行任务3传递过来的消息，对LED的操作
Break;
default:
Break;
}
}
}
4、消息的发送
void Task1 ( void *pvParameters )
{
Led_msg Send_msg;
While(1)
{
；；；；；//任务1的任务部份
Send_msg. msg_src = Task1_msg; //指定任务1消息编号
Send_msg. msg_val = 0x5;//假定该任务要传递的值为0x5
xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息
}
}
void Task2 ( void *pvParameters )
{
Led_msg Send_msg;
While(1)
{
；；；；；//任务2的任务部份
Send_msg. msg_src = Task2_msg; //指定任务2消息编号
Send_msg. msg_val = 0x77;//假定该任务要传递的值为0x77
xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息
}
}
void Task3 ( void *pvParameters )
{
Led_msg Send_msg;
While(1)
{
；；；；；//任务3的任务部份
Send_msg. msg_src = Task3_msg; //指定任务3消息编号
Send_msg. msg_val = 0x9;//假定该任务要传递的值为0x9
xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息
}
}
到此，队列的基本应用例子程序已完成。如果在应用程序中的某种条件下，不再需要这个队列，则可以调用xQueueDelete(hLED_MSG)将该队列删除。基本了解了FreeRTOS任务的创建及应用，以及队列的应用，则可以完成一些简单应用程序的编写。