FreeRTOS学习笔记 ——消息队列

Posted 2023-02-16 haoaoooooo

前言

学习完如何在STM32F1搭建FreeRTOS环境后，接下来学习FreeRTOS的消息队列。如果还不会搭建FreeRTOS环境的小伙伴可以先看我之前的文章->传送门.

FreeRTOS消息队列

先来了解什么是消息队列，通常情况下，队列被作为 FIFO(先进先出)缓冲区使用，即数据由队列尾写入，从队列首读出。当然，由队列首写入也是可能的。

队列有两种实现方式

• 复制队列（Queue by copy） 表示写入队列的数据都被完整复制到队列中了
• 引用队列（Queue by reference）表示写入队列的是要写入数据的引用并不是数据本身

在FreeRTOS中采用的是复制队列的实现方式，有如下优势：

• 有些栈变量是在函数运行结束后会被销毁，采用引用队列的话引用会失效
• 发送数据的函数可以重复使用变量，采用引用队列的话每发送一个数据需要一个新的变量
• 发送队列数据和接受队列数据的函数是没有耦合的，互相不影响

具体的内容和源码分析可以看其他大佬的文章，这里主要介绍如何配置和使用。

CubeMx配置

MCU: STM32F103C8T6
CubeMX: STM32CubeMX 5.3.0

1.使能外部高速时钟源

2.时钟树配置（直接最大频率）

3.开启串口（用于调试）

4.开启FreeRTOS

然后在Tasks and Queues选项中再添加一个Tasks,默认有一个，添加之后就是有两个了。Queues就是消息队列，添加两个队列，队列大小为8到32间，十进制数。

5.填写项目名

配置项目生成单独的.c/.h文件

接着生成代码就ok了~ (点击后会出现警告，直接点yes即可）

打开工程，打开freertos.c，会发现多了以下的代码

  osMessageQDef(myQueue01, 8, uint8_t);
  myQueue01Handle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue01), NULL);

  /* definition and creation of myQueue02 */
  osMessageQDef(myQueue02, 32, uint32_t);
  myQueue02Handle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue02), NULL);

这是创建队列的代码，有兴趣可以翻源码看具体的实现。
关于队列的发送以及接收的函数如下图：

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

参数：

• xQueue： 队列句柄，指明要向哪个队列发送数据，创建队列成功以后会返回此队列的队列句柄。
• pvItemToQueue：指向要发送的消息，发送时候会将这个消息拷贝到队列中。
• xTicksToWait： 阻塞时间，此参数指示当队列满的时候任务进入阻塞态等待队列空闲的最大
  时间。如果为 0 的话当队列满的时候就立即返回；

返回值：

• pdPASS： 向队列发送消息成功！
• errQUEUE_FULL: 队列已经满了，消息发送失败

BaseType_t xQueueReceive(QueueHandle_t xQueue,
			             void * pvBuffer,
                         TickType_t xTicksToWait);

参数：

• xQueue： 队列句柄，指明要读取哪个队列的数据，创建队列成功以后会返回此队列的队列句柄。
• pvBuffer： 保存数据的缓冲区，读取队列的过程中会将读取到的数据拷贝到这个缓冲区中。
• xTicksToWait： 阻塞时间，此参数指示当队列空的时候任务进入阻塞态等待队列有数据的最
  大时间。如果为 0 的话当队列空的时候就立即返回；当为 portMAX_DELAY
  的 话 就 会 一 直 等 待 ， 直 到 队 列 有 数 据 ， 也 就 是 死 等 ， 但 是 宏
  INCLUDE_vTaskSuspend 必须为 1。

返回值：

• pdTRUE： 从队列中读取数据成功。
• pdFALSE: 从队列中读取数据失败。

下面进入实战，在freertos.c里，添加一个存储信息的结构体，由一个无符号8位的数作为id，char类型大小为20的数组作为信息。

typedef struct
	uint8_t mid;
	char mDate[20];
MSG;

MSG myDate;

接下来编写两个task里的代码。

void StartDefaultTask(void const * argument)
 
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
	MSG *TXMSG;
	uint8_t i;
	TXMSG = &myDate;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  
		TXMSG->mid = cnt++;
		for(i=0; i<20; i++)
			TXMSG->mDate[i] = rand()%255; 
		
		if(xQueueSend(myQueue02Handle,&TXMSG,10) ==errQUEUE_FULL)
		
			printf("myQueue01Handle errQUEUE_FULL\\r\\n");
			
		osDelay(500);
//		d_time = rand()%500;
//    osDelay(d_time);
		//xSemaphoreGive(myBinarySem01Handle);
//		printf("\\r\\nTX-Task1 Done!\\r\\n");
  
  /* USER CODE END StartDefaultTask */


/* USER CODE BEGIN Header_StartTask02 */
/**
* @brief Function implementing the myTask02 thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartTask02 */
void StartTask02(void const * argument)

  /* USER CODE BEGIN StartTask02 */
	MSG *RXMSG;
	uint8_t i;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  
		//xSemaphoreTake(myBinarySem01Handle,osWaitForever);
		if(xQueueReceive( myQueue02Handle,&RXMSG, 10) == pdPASS)
		
			printf("\\r\\nRXMSG->ucMessageID = %d \\r",RXMSG->mid);
			printf("RXMSG->ucData[0] = ");
			for(i=0;i<20;i++)
				printf(" %03d",RXMSG->mDate[i]);
			printf("\\r\\n");
		
		//printf("delay time: %d RX-Task2 Done!\\r\\n",d_time);
		osDelay(500);
  
  /* USER CODE END StartTask02 */

这个小demo内容大概是，通过task1将一个装有20个随机数的结构体信息推送到队列里，然后在task2中将队列里的内容出队，并打印出来。

看看效果~

成功利用队列来收发信息！

以上内容记录下来，希望能帮助到有需要的伙伴。
该文章如有不对地地方，欢迎指出。