嵌入式RTOS生产者和消费者有多种类型的消息[关闭]

Posted 2021-03-27

许多RTOS消息传递示例显示生成器生成像int32这样简单的东西和读取它的消费者。这很简单，因为您总是知道什么类型，因此将从队列（或其他消息传递缓冲区）中获得什么大小。

考虑一个从GPS读取数据的RTOS线程的情况。 GPS可能有许多类型的消息。您无法保证邮件何时到达，邮件的顺序或邮件的大小。每条消息都有许多字段，每条消息都可以表示为结构。

该GPS处理生成器RTOS线程将理想地解析数据流，然后将数据传递出去，以便消费者线程可以容易地读取GPS数据。

假设FreeRTOS或CMSIS RTOS。如何最好地安排这种安排？将使用哪些原语？从根本上讲，我正在寻找的是一种干净的方法，可以从生产者线程中传递几种不同类型的不同大小的结构，并在消费者中读取它们。

答案

您可以考虑使用指向消息的指针队列，而不是消息队列本身。这样，队列中的每个项目都是固定大小（指针的大小），而不管消息如何。

该技术确实需要仔细的资源管理，以确保在接收器完成之前不会修改，删除或重用消息。您需要一个allocate-enqueue-dequeue-deallocate机制。

例如，给定：

enum eMessageType
{ AType, 
  BType
};

struct GenericMessage
{
    eMessageType type;
    char payload[0] ; // Note GCC zero-length array extension
};

struct A { struct GenericMessage, 
           uint32_t foo;
         };

struct B { struct GenericMessage,
           uint8_t bar;
         };

然后发件人可能会有（伪代码）：

 struct A* messageA = allocateMessageA( AType, 0x12345678 ) ;     
 struct B* messageB = allocateMessageB{ BType, 0x12 } ;

 sendGeneric( genericQ, messageA ) ;     
 sendGeneric( genericQ, messageB ) ;

和接收者：

 struct GenericMessage* message_ptr = receiveGeneric( genericQ ) ;
 switch( message_ptr->type )
 {
    case AType:
    {
        struct A* = (struct A*)message_ptr ;
        uint32_t payload = message_ptr->payload ;
        ...
        deallocateMessageA( message_ptr ) ;
    }
    break;

    case BType:
    {
        struct B* = (struct B*)message_ptr ;
        uint8_t payload = message_ptr->payload ;
        ...
        deallocateMessageB( message_ptr ) ;
    }
}  

我没有定义的分配/释放功能的细节。一种简单的方法是使用固定块内存池。如果您的RTOS不提供这些，则一个简单的实现是在池中具有指向消息的队列，每个消息类型一个队列/池。要分配，只需从队列中取消一条消息，从相关消息池中获取指针，然后通过返回指向队列的指针来解除分配。

请注意，某些RTOS允许直接发送可变长度消息 - 例如，您可以为队列分配内存池，并在发送时指定长度，而不是在创建队列时指定长度。然而，接收器必须能够接收尽可能大的消息。

另一答案

FreeRTOS文档与QueueSets一起讨论了该问题。 （请参阅“使用队列集的替代方法”一节中的https://www.freertos.org/Pend-on-multiple-rtos-objects.html）。基本上，我们的想法是使用枚举来识别缓冲区中不同类型的消息。

对于缓冲区类型，您可以使用枚举和结构联合的组合。

struct A {uint32_t foo;};
struct B {uint8_t bar;};
enum T {AType, BType};

struct GenericMessage{
    T type;
    union{
        struct A a;
        struct B b;
    };
};

然后您可以区分消息如下：

void handleGenericMessage(struct GenericMessage* msg){
    switch(msg->type){
        case AType:
            handleA(msg->a);
            break;
        case BType:
            handleB(msg->b);
            break;
}