FreeRTOS学习（三）

3 FreeRTOSB队列

• 3.1 队列基本知识
  队列可以在任务与任务、任务与中断之间传递消息，但是在队列中存储有限的、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，我们在创建队列的时候需要制定数据项目的类型和队列的长度。由于队列是用于传递消息的，也成为消息队列，队列是信号量实现的依据。

• 3.2 队列结构体
  该结构体定义在queue.c中，具体的成员如下：

    typedef struct QueueDefinition
    {
        int8_t *pcHead;  	 //指向队列存储区开始地址。
        int8_t *pcTail;		 //指向队列存储区最后一个字节。
        int8_t *pcWriteTo;  //指向存储区中下一个空闲区域。
        
        union 
        {
    	    //当用作队列的时候指向最后一个出队的队列项首地址
    	    int8_t *pcReadFrom;
    	    //当用作递归互斥量的时候用来记录递归互斥量被调用的次数
    	    UBaseType_t uxRecursiveCallCount;
        } u;
        
        //等待发送任务列表，那些因为队列满导致入队
        //失败而进入阻塞态的任务就会挂到此列表上。
        List_t xTasksWaitingToSend; 
        
        //等待接收任务列表，那些因为队列空导致出队失败而进
        //入阻塞态的任务就会挂到此列表上。
        List_t xTasksWaitingToReceive; 
        
        //队列中当前队列项数量，也就是消息数
        volatile UBaseType_t uxMessagesWaiting; 
        
        //创建队列时指定的队列长度，也就是队列中最大允许的队列项(消息)数量
        UBaseType_t uxLength; 
        
        //创建队列时指定的每个队列项(消息)最大长度，单位字节
        UBaseType_t uxItemSize; 
        
        //当队列上锁以后用来统计从队列中接收到的队列项数量，也就是出队
        //的队列项数量，当队列没有上锁的话此字段为 queueUNLOCKED
        volatile int8_t cRxLock; 
        
        //当队列上锁以后用来统计发送到队列中的队列项数量，也就是入队
        //的队列项数量，当队列没有上锁的话此字段为 queueUNLOCKED
        volatile int8_t cTxLock;
        
        #if( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) &&  \
        ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
       		uint8_t ucStaticallyAllocated; //如果使用静态存储的话此字段设置为 pdTURE。
        #endif
        
        #if ( configUSE_QUEUE_SETS == 1 ) //队列集相关宏
        	struct QueueDefinition *pxQueueSetContainer;
        #endif
        
        #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 ) //跟踪调试相关宏
    	    UBaseType_t uxQueueNumber;
    	    uint8_t ucQueueType;
        #endif
    } xQUEUE;
    
    typedef xQUEUE Queue_t;
  

• 3.3 队列相关API函数

• 3.3.1 队列创建

    xQueueCreate( ) && xQueueCreateStatic( )
        
        QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize );
        参数：
        uxQueueLength：要创建队列的长度，队列的项目数
        uxItemSize：队列中每个项目的长度，单位为字节（说白了就是队列项目成员的类型，可以是结构体（信息量大时可用）、 数组或者某一地址）
        QueueHandle_t xQueueCreatStatic(UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize, uint8_t* pucQueueStorageBuffer,  StaticQueue_t * pxQueueBuffer);
        参数：
        uxQueueLength：要创建的队列的队列长度，指的是队列的项目数；
        uxItemSize：队列中每个项目的长度，单位为字节；
        pucQueueStorage：指向队列项目的存储区，也就是消息的存储区，该存储区需用户自行分配。此参数必须指向一个uint8_t类型的数组，同时该数组的存储区必须要大于等于（uxQueueLength * uxItemSize）的字节数
        pxQueueBuffer：指向StaticQueue_t类型的变量，用以保存队列结构体。
        
        返回值：
        其他值：队列创建成功，返回队列的句柄（使用该队列时需要用到该句柄）
        NULL：队列创建失败
  

• 3.3.2 向队列发送消息
  

任务级函数：

 BaseType_t xQueueSend( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );
 
 BaseType_t xQueueSendToBack( QueueHandle_t xQueue, const void*  pvItemToQueue, TickType_t  xTicksToWait );
 
 BaseType_t xQueueSendToToFront(QueueHandle_t  xQueue, const void  *pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );

xQueue：将数据发送到队列的句柄；
pvItemToQueue：指向要发送的消息，发送时将此消息拷贝到队列中；
xTicksToWait：阻塞时间，有三种情况。
1）该值为0时，当队列满，则立即返回；
				2）portMAX_DELAY，死等，直到队列有空闲的队列项；
				3）其他值，等待的时间（心跳次数）
返回值：
pdPASS：向队列发送消息成功；
errQUEUE_FULL：队列已满，消息发送失败；

BaseType_t xQueueOverwrite(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue);
参数：同上；
返回值：
pdPASS：向队列发送成功，只有返回该值。因为其不管队列是否有空闲，都会将其内容填充到队列的尾部，必将成功。

中断级函数：

BaseType_t xQueueSendFromISR( QueueHandle_t xQueue,  const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

BaseType_t xQueueSendToBackFromISR( QueueHandle_t xQueue,  const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR( QueueHandle_t xQueue,  const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

pxHigherPriorityTaskWolen：标记退出该函数以后是否进行任务切换，该值无需用户设置，由函数自行设置，只需提供该变量用于保存该值即可。当该值为pdTRUE时，则在退出中断服务函数之前一定要进行一次任务切换。

BaseType_t xQueueOverwriteFromISR( QueueHandle_t xQueue,
const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

• 3.3.3 从队列读取消息

  BaseType_t xQueueReceive ( QueueHandle_t xQueue, 		//队列句柄
					        void *pvBuffer,				//保存数据的缓冲区
					        TickType_t xTicksToWait);	//阻塞时间
    
    BaseType_t xQueuePeek (	QueueHandle_t xQueue, 	//队列句柄
									        void *pvBuffer,				//保存数据的缓冲区
									        TickType_t xTicksToWait);	//阻塞时间
    
    BaseType_t xQueueReceiveFromISR( QueueHandle_t xQueue,
							        void* pvBuffer,
							        BaseType_t * pxTaskWoken);
    
    BaseType_t xQueuePeekFromISR( QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer);