STM32与Freertos入门（六）队列

news2024/9/25 1:15:18

1、队列介绍

队列是FreeRTOS提供的一种重要的通信机制，用于在任务之间传递数据。

FreeRTOS队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于在任务之间传递消息或数据项。它允许一个任务将数据项发送到队列，而另一个任务则可以从队列中接收这些数据项。

以下是FreeRTOS队列的一些重要特点和用法：

  1. 队列创建：可以使用FreeRTOS提供的API函数创建队列。在创建队列时，需要指定队列的最大长度和每个数据项的大小。

  2. 发送数据：任务可以使用xQueueSend()函数将数据项发送到队列中。如果队列已满，发送操作将被阻塞，直到有空间可用。

  3. 接收数据：任务可以使用xQueueReceive()函数从队列中接收数据项。如果队列为空，接收操作将被阻塞，直到有数据可用。

  4. 队列优先级：FreeRTOS队列还支持优先级功能。可以为队列设置优先级，使得在同时有多个任务等待发送或接收数据时，根据优先级决定哪个任务先进行操作。

  5. 队列长度：通过查询队列的长度，可以了解当前队列中待处理的数据项数量。这对于任务调度和资源管理非常有用。

使用FreeRTOS队列时，需要注意以下几点：

  • 需要合理设置队列的长度，确保不会超过任务处理能力。
  • 当队列满或空时，任务可能会被阻塞，因此要小心处理该种情况以避免死锁。
  • 在多任务环境下，要注意同步和竞争条件，以确保数据的正确性和一致性。

总的来说，FreeRTOS队列提供了一种方便和高效的任务间通信机制，可以在嵌入式系统中实现数据传递和同步。它是FreeRTOS强大功能的一部分，帮助开发人员编写可靠的实时应用程序。

2、队列测试

2.1 任务创建

2.2 队列建立

3、队列API

 3.1 创建队列

QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize );
  • 参数：
    • uxQueueLength：队列可同时容纳的最大项目数 。
    • uxItemSize：存储队列中的每个数据项所需的大小（以字节为单位）。
  • 返回值： 
    • 如果队列创建成功，则返回所创建队列的句柄 。 如果创建队列所需的内存无法分配，则返回 NULL。

 3.2 写队列

BaseType_t xQueueSend(
              QueueHandle_t xQueue,
              const void * pvItemToQueue,
              TickType_t xTicksToWait
            );
  • 参数：
    • xQueue：队列的句柄，数据项将发送到此队列。
    • pvItemToQueue：待写入数据
    • xTicksToWait：阻塞超时时间
  • 返回值：
    • 如果成功写入数据，返回 pdTRUE，否则返回 errQUEUE_FULL。

  3.3读队列

BaseType_t xQueueReceive(
               QueueHandle_t xQueue,
               void *pvBuffer,
               TickType_t xTicksToWait
             );
  • 参数：
    • xQueue：待读取的队列
    • pvItemToQueue：数据读取缓冲区
    • xTicksToWait：阻塞超时时间
  • 返回值：
    • 成功返回 pdTRUE，否则返回 pdFALSE。

4、KEIL 5代码设计

4.1 写队列函数

void StartTask_send(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask_send */
	uint16_t buf = 100;
	BaseType_t status;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		if(key==0){ 
			osDelay(20);
			if(key==0){
				printf("key按下\r\n");
				status=xQueueSend(myQueueHandle,&buf,0);
				if(status == pdTRUE){
					printf("写入队列成功，写入值%d\r\n",buf);
				}
				else{
					printf("写入失败\r\n");
				}
			}	
			while(key==0);
		}
		osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTask_send */
}

4.2 读队列函数

void StartTask_receive(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask_receive */
	uint16_t buf;
	BaseType_t status;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    if(key2==0){ 
			osDelay(20);
			if(key2==0){
				printf("key2按下\r\n");
				status=xQueueReceive(myQueueHandle,&buf,0);
				if(status == pdTRUE){
					printf("读取队列成功，读出值%d\r\n",buf);
				}
				else{
					printf("读取失败\r\n");
				}
			}	
			while(key2==0);
		}
		osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTask_receive */
}

freertos.c代码如下：

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * File Name          : freertos.c
  * Description        : Code for freertos applications
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Variables */

/* USER CODE END Variables */
osThreadId Task_sendHandle;
osThreadId Task_receiveHandle;
osMessageQId myQueueHandle;

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes */

/* USER CODE END FunctionPrototypes */

void StartTask_send(void const * argument);
void StartTask_receive(void const * argument);

void MX_FREERTOS_Init(void); /* (MISRA C 2004 rule 8.1) */

/* GetIdleTaskMemory prototype (linked to static allocation support) */
void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize );

/* USER CODE BEGIN GET_IDLE_TASK_MEMORY */
static StaticTask_t xIdleTaskTCBBuffer;
static StackType_t xIdleStack[configMINIMAL_STACK_SIZE];

void vApplicationGetIdleTaskMemory( StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, uint32_t *pulIdleTaskStackSize )
{
  *ppxIdleTaskTCBBuffer = &xIdleTaskTCBBuffer;
  *ppxIdleTaskStackBuffer = &xIdleStack[0];
  *pulIdleTaskStackSize = configMINIMAL_STACK_SIZE;
  /* place for user code */
}
/* USER CODE END GET_IDLE_TASK_MEMORY */

/**
  * @brief  FreeRTOS initialization
  * @param  None
  * @retval None
  */
void MX_FREERTOS_Init(void) {
  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
  /* add semaphores, ... */
  /* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
  /* start timers, add new ones, ... */
  /* USER CODE END RTOS_TIMERS */

  /* Create the queue(s) */
  /* definition and creation of myQueue */
  osMessageQDef(myQueue, 16, uint16_t);
  myQueueHandle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue), NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
  /* add queues, ... */
  /* USER CODE END RTOS_QUEUES */

  /* Create the thread(s) */
  /* definition and creation of Task_send */
  osThreadDef(Task_send, StartTask_send, osPriorityNormal, 0, 128);
  Task_sendHandle = osThreadCreate(osThread(Task_send), NULL);

  /* definition and creation of Task_receive */
  osThreadDef(Task_receive, StartTask_receive, osPriorityBelowNormal, 0, 128);
  Task_receiveHandle = osThreadCreate(osThread(Task_receive), NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */

}

/* USER CODE BEGIN Header_StartTask_send */
/**
  * @brief  Function implementing the Task_send thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartTask_send */
void StartTask_send(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask_send */
	uint16_t buf = 100;
	BaseType_t status;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		if(key==0){ 
			osDelay(20);
			if(key==0){
				printf("key按下\r\n");
				status=xQueueSend(myQueueHandle,&buf,0);
				if(status == pdTRUE){
					printf("写入队列成功，写入值%d\r\n",buf);
				}
				else{
					printf("写入失败\r\n");
				}
			}	
			while(key==0);
		}
		osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTask_send */
}

/* USER CODE BEGIN Header_StartTask_receive */
/**
* @brief Function implementing the Task_receive thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartTask_receive */
void StartTask_receive(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask_receive */
	uint16_t buf;
	BaseType_t status;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    if(key2==0){ 
			osDelay(20);
			if(key2==0){
				printf("key2按下\r\n");
				status=xQueueReceive(myQueueHandle,&buf,0);
				if(status == pdTRUE){
					printf("读取队列成功，读出值%d\r\n",buf);
				}
				else{
					printf("读取失败\r\n");
				}
			}	
			while(key2==0);
		}
		osDelay(10);
  }
  /* USER CODE END StartTask_receive */
}
/* Private application code --------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Application */

/* USER CODE END Application */

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