FreeRTOS 队列使用

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本文介绍了FreeRTOS中的队列使用，包括队列的基本概念、特性、创建方法、数据写入与读出，以及如何查询队列状态。通过示例展示了如何创建队列、向队列写入和读取数据，强调了队列在任务间通信中的作用和FIFO原则。

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FreeRTOS 队列使用

队列简介

队列是一种线性表，只能在一端插入数据，而另一端删除数据，最明显的特性就是FIFO，先进先出，跟堆栈这种先进后出的数据结构不太一样。

FreeRTOS队列特性

对FreeRTOS来说，队列是一种很基本数据结构，其中计数信号量，二值信号量等都是利用队列来做的；在FreeRTOS中，队列用于任务与任务之间，任务与中断服务子程序之间的数据传输，其作用类似于裸机编程时使用的全局变量，与全局变量不同的是，队列有阻塞超时时间；任务之间使用队列要遵循FIFO的特性，下面这个图就形象的表达了这个特性：

队列创建

使用队列前要先创建，创建队列使用API函数
xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize )
参数说明：

uxQueueLength：表示队列的深度，说明该队列能够存储多少单元数据；

uxItemSize:表示队列中数据单元的长度，以字节为单位；

返回值：如果创建成功则返回队列的句柄，如果返回NULL，则表示没有足够的堆空间来分配，队列创建失败；
举个小例子：

QueueHandle_t xQueue;

    int main(void)
    {
        xQueue = xQueueCreate(
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FreeRTOS - 队列
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10-17 1749
FreeRTOS学习过程中内容整理：综合韦东山-FreeRTOS手册和视频、野火-FreeRTOS内核实现与应用开发、及网上查找的其他资源整理而得。
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02-13 3681
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FreeRTOS：队列
立于皓月之边，不弱星光之势
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xQueueReceive()返回值详解
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xQueueReceive() 是 FreeRTOS 中用于从队列接收数据的核心函数。理解其返回值对于正确处理队列通信、任务同步和错误管理至关重要。
FreeRTOS系列第17篇---FreeRTOS队列
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1.FreeRTOS队列 队列是主要的任务间通讯方式。可以在任务与任务间、中断和任务间传送信息。大多数情况下，队列用于具有线程保护的FIFO（先进先出）缓冲区：新数据放在队列的后面。当然，数据也可以放在队列的前面，在下一篇讲队列API函数时，会涉及到数据的存放位置。图1-1：读写队列 图1-1所示的队列中，最多能保存5个项目，并且假设队列永远不会满。任务A使用API函数xQue
FreeRTOS队列（queue）
sakabu的博客
08-09 2633
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：：队列中的每一个数据；：队列能够存储队列项目的最大数量；
FreeRTOS笔记之队列
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01-29 1759
以上就是我个人学习FreeRTOS的队列目前掌握的内容，本文仅仅简单介绍了队列的概念、特点以及常用方法，太深层的使用并未涉及，后期接触到了会进行补充。
FreeRTOS 快速入门（四）之队列
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队列通常是一个先入先出（FIFO）的缓冲区，即数据在队列末尾（tail）被写入，在队列前部（head）移出。下图展示了数据被写入和移出作为 FIFO 使用的队列。也可以写入队列的前端，并覆盖已位于队列前端的数据。
stm32f103 FreeRTOS队列操作实验.zip
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STM32F103 FreeRTOS队列操作实验将教你如何创建、发送和接收队列消息。这通常涉及到以下函数： 1. `xQueueCreate`: 创建一个队列，指定元素大小和最大数量。 2. `xQueueSend`: 向队列中发送数据，如果队列已满，...
FreeRTOS 队列 Queue 源码解析
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在一文中，我简单地叙述了FreeRTOS中队列的工作机制和基本使用。这一节我将依据的源码深入地去探究队列是如何实现的。学好队列对我们后续学习信号量等知识的时候有很大的帮助。
【学习FreeRTOS】第13章——FreeRTOS队列
Sunny_Coder的博客
08-19 1054
int8_t * pcHead /* 存储区域的起始地址 *//* 下一个写入的位置 */union} u;/* 等待发送列表 *//* 等待接收列表 *//* 非空闲队列项目的数量 *//* 队列长度 *//* 队列项目的大小 *//* 读取上锁计数器 *//* 写入上锁计数器 *//* 其他的一些条件编译 */} xQUEUE;//当用于队列使用时：/* 存储区的结束地址 *//* 最后一个读取队列的地址 */
【FreeRTOS】队列
佳大先生的博客
05-29 847
FreeRTOS 队列
FreeRTOS 队列（一）
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04-21 1453
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，队列中可以存储有限的、大小固定的数据项目。任务与任务、任务与中断之间要交流的数据保存在队列中，叫做队列项目。队列所能保存的最大数据项目数量叫做队列的长度，创建队列的时候会指定数据项目的大小和队列的长度。由于队列用来传递消息的，所以也称为消息队列。FreeRTOS 中的信号量的也是依据队列实现的！所以有必要深入的了解FreeRTOS 的队列。
FreeRTOS——队列（queue）
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【代码】FreeRTOS——队列（queue）
Freertos 队列(queue)
电子第一课，点亮LED；第二课，点亮钽电容；第三课，点亮MOS管
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队列是一种任务到任务、任务到中断、中断到任务数据交流的一种机制。在队列中可以存储数量优先、大小固定的多个数据，队列中的每一个数据叫做队列项目，队列能够存储队列项目的最大数量称为队列的长度，在创建队列的时候，就需要指定所创建队列的长度及队列项目的大小。因为队列是用来在任务与任务或任务于中断之间传递消息的一种机制，因此队列也叫做消息队列。基于队列，FreeRTOS 实现了多种功能，其中包括队列集、互斥信号量、计数型信号量、二值信号量、递归互斥信号量，因此很有必要深入了解 FreeRTOS 的队列。
FreeRTOS队列
qq_44219883的博客
04-20 833
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外一个任务进行“沟通交流”，这个“沟通交流”的过程其实就是消息传递的过程。在没有操作系统的时候两个应用程序进行消息传递一般使用全局变量的方式，但是如果在使用操作系统的应用中用全局变量来传递消息就会涉及到“资源管理”的问题。需要队列的原因如上图所示：当我们同时操作一个变量时候，比如进行a++这个操作，其实内部是分为这三个步骤：读数据、修改数据、写数据。假如同时进行任务1和任务2，a的值是否为2呢。但其实a的值是未知的。
FreeRTOS 中的队列
wanghao312的博客
03-24 1013
FreeRTOS 的消息队列通过环形缓冲区和任务阻塞列表实现高效的数据传递与同步。使用时需注意队列长度、数据项大小及中断安全操作。结合阻塞机制和优先级设计，队列可有效协调多任务协作，是复杂嵌入式系统的核心通信工具。FreeRTOS 的消息队列（Queue）是实现任务间或任务与中断间通信的核心机制，支持数据传递和同步。FreeRTOS 队列通过结构体。
freertos队列消息使用说明
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<think>首先，用户的问题是关于如何在FreeRTOS中使用队列进行消息传递。我需要根据系统级指令来构建我的回答。 系统级指令： 1. 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。例如，$x^2$。 2. 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 3. LaTeX语法正确。 4. 使用中文回答。 5. 生成相关问题。 6. 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如[^1]。 用户可见层指令： - 回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题。 - 尽量保证回答真实可靠。 - 参考站内引用：用户提供了几个引用，我需要参考这些内容来回答问题。 用户提供的引用： - [^1]: FreeRTOS 消息队列的特点：FIFO或LIFO方式，数据传递方式（拷贝传递或指针传递）。 - [^2]: FreeRTOS队列的数据结构和核心逻辑。 - [^3]: FreeRTOS基于队列实现的多种功能类型（如队列、互斥信号量等）。 - [^4]: 消息队列的发送和接收过程，包括阻塞机制。 用户的问题："我想了解如何在FreeRTOS中使用队列进行消息传递 请问FreeRTOS 队列消息传递使用指南" 我的回答需要结构清晰，逐步解释如何使用队列进行消息传递。步骤应包括： 1. 创建队列。 2. 发送消息到队列。 3. 从队列接收消息。 4. 处理阻塞和错误情况。 5. 使用指针传递大数据的注意事项。 由于用户提供了引用，我应该自然地融入这些信息，并在相关部分添加引用标识。 另外，系统指令要求生成相关问题，所以我需要在回答结束后添加一个相关问题部分。 使用中文回答。 现在，规划回答结构： - **引言**：简要介绍队列在FreeRTOS中的作用。 - **步骤1：创建队列**：解释如何创建队列，包括参数如队列长度、项目大小。 - **步骤2：发送消息**：描述发送消息的函数，如xQueueSend，以及阻塞机制。 - **步骤3：接收消息**：描述接收消息的函数，如xQueueReceive。 - **步骤4：特殊用法**：覆盖入队、紧急消息发送（发送到队头）。 - **注意事项**：讨论数据传递方式（拷贝 vs 指针），以及性能考虑。 - **代码示例**：提供一个简单的代码示例来演示队列的使用。 - **总结**：简要总结关键点。 - **相关问题**：生成2-3个相关问题。 确保在引用内容时添加引用标识，例如在讨论数据传递方式时引用[^1]，在阻塞机制时引用[^4]。 生成相关问题： 1. 如何在FreeRTOS中处理队列满或空的情况？ 2. FreeRTOS队列与其他RTOS（如uC/OS）的队列有何不同？ 3. 如何优化FreeRTOS队列的性能？ 现在，编写回答。</think>### FreeRTOS 队列消息传递使用指南 FreeRTOS 队列是任务间通信的核心机制，用于安全、高效地传递消息。它采用生产者-消费者模型：生产者任务发送消息，消费者任务接收消息。队列支持先进先出（FIFO）或后进先出（LIFO）方式，并确保数据传递的原子性。下面我将逐步解释如何使用队列进行消息传递，确保结构清晰并参考可靠资料。 #### 步骤 1: 创建队列 在 FreeRTOS 中，使用 `xQueueCreate()` 函数创建队列。该函数需要两个参数： - `uxQueueLength`：队列长度（最大可存储的消息数量）。 - `uxItemSize`：每个消息的大小（字节数）。 例如，创建一个队列用于传递整数消息（每个整数占 4 字节），队列长度为 5： ```c QueueHandle_t xQueue = xQueueCreate(5, sizeof(int)); ``` 如果创建成功，返回队列句柄；失败则返回 `NULL`。FreeRTOS 队列基于统一的数据结构设计，支持多种功能类型（如普通队列、信号量等），但消息传递通常使用基础队列类型 `queueQUEUE_TYPE_BASE`[^3]。 #### 步骤 2: 发送消息到队列 发送消息使用 `xQueueSend()` 或 `xQueueSendToBack()`（FIFO 默认），或 `xQueueSendToFront()`（LIFO 方式）。函数参数包括： - 队列句柄 - 指向消息数据的指针 - 阻塞超时时间（单位：Tick）。如果队列满，任务会阻塞等待；若设为 0，则立即返回错误。 发送消息时，FreeRTOS 会**拷贝数据**到队列中（值传递），而非传递指针。这确保数据安全，但传递大消息时建议改用指针以减少开销[^1]。例如，发送一个整数： ```c int data = 42; if (xQueueSend(xQueue, &data, pdMS_TO_TICKS(100)) != pdPASS) { // 处理发送失败（如队列满或超时） } ``` 若在中断服务程序（ISR）中发送，需使用 `xQueueSendFromISR()` 以避免阻塞。当队列满时，任务会根据超时时间阻塞；若超时后仍无法发送，返回错误码 `errQUEUE_FULL`[^4]。 #### 步骤 3: 从队列接收消息 接收消息使用 `xQueueReceive()`。函数参数包括： - 队列句柄 - 存储接收数据的缓冲区指针 - 阻塞超时时间（队列空时任务阻塞）。 接收过程同样采用拷贝机制：数据从队列复制到用户缓冲区。例如： ```c int received_data; if (xQueueReceive(xQueue, &received_data, pdMS_TO_TICKS(50)) == pdPASS) { // 成功接收消息，处理 received_data } else { // 处理接收失败（队列空或超时） } ``` 在 ISR 中接收时，使用 `xQueueReceiveFromISR()`。队列空时，任务会阻塞等待；超时后返回错误码 `errQUEUE_EMPTY`[^4]。 #### 步骤 4: 处理特殊场景 - **紧急消息发送**：使用 `xQueueSendToFront()` 将消息插入队头，优先被接收。适用于高优先级事件[^4]。 - **大数据传递**：传递大型结构体时，直接拷贝可能低效。建议传递指针（例如发送结构体地址），但需确保数据生命周期安全（如使用全局变量或动态内存）。 - **阻塞机制**：FreeRTOS 队列通过阻塞协调任务调度。例如，接收任务阻塞时，会释放 CPU 给其他就绪任务，避免忙等待[^2]。 #### 注意事项 1. **数据传递方式**：FreeRTOS 默认拷贝数据（值传递），与 uC/OS 的指针传递不同。这提升安全性，但需注意消息大小对性能的影响[^1]。 2. **队列满/空处理**：设计时应预估队列长度，避免频繁阻塞。使用 `uxQueueMessagesWaiting()` 检查队列中消息数量。 3. **线程安全**：队列操作是原子的，无需额外锁。 4. **错误码**：关键错误码包括 `errQUEUE_FULL`（发送失败）和 `errQUEUE_EMPTY`（接收失败），用于调试[^4]。 #### 示例代码 以下是一个完整示例：两个任务通过队列传递整数。 ```c #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "queue.h" QueueHandle_t xQueue; void producer_task(void *pvParameters) { int value = 0; while (1) { if (xQueueSend(xQueue, &value, portMAX_DELAY) == pdPASS) { value++; } vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500)); // 每 500ms 发送一次 } } void consumer_task(void *pvParameters) { int received; while (1) { if (xQueueReceive(xQueue, &received, portMAX_DELAY) == pdPASS) { // 处理接收的数据，例如打印 received } } } int main() { xQueue = xQueueCreate(10, sizeof(int)); xTaskCreate(producer_task, "Producer", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 2, NULL); xTaskCreate(consumer_task, "Consumer", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL); vTaskStartScheduler(); return 0; } ``` 在此代码中，生产者每 500ms 发送递增整数，消费者无限等待接收。队列长度为 10，阻塞超时为 `portMAX_DELAY`（无限等待）。 #### 总结 FreeRTOS 队列通过值传递机制实现可靠的消息传递，支持 FIFO/LIFO 模式和阻塞超时。关键步骤包括创建队列、发送/接收消息，并处理错误。适用于任务间数据同步、事件通知等场景。设计时需平衡队列长度与性能，大消息优先使用指针传递[^1][^4]。
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