FreeRTOS【12】队列集使用

news2025/4/8 22:47:13

1.开发背景

基于以上的章节，了解了 FreeRTOS 多线程间的信号量、队列的使用，已经满足了日常使用场景。这个篇章要介绍的是队列集，实际上队列的升级版，存储信号量和队列等的触发事件。

队列集在实际的开发项目中应用相对比较少，事件存储在队列中，在一定程度上影响了系统的实时性，优点就是一个线程处理多种事件，减少了线程的个数，适合资源使用比较少的场景。

2.开发需求

设计实验：

1）创建 2 个线程，控制线程和接收线程

2）控制线程发送不同的信号量和队列

3）接收线程接收队列集后再获取对应的信息

3.开发环境

window10 + MDK + STM32F429 + FreeRTOS10.3.1

4.实现步骤

4.1 实现编码

#include "appTest.h"

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include "mspDwt.h"
#include "mspGpio.h"
#include "mspExti.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"

#include "appLog.h"

/* #define configUSE_QUEUE_SETS                    1  */

typedef struct
{
    /* 信号量 */
    SemaphoreHandle_t signalBinary;
    SemaphoreHandle_t signalCount;
    
    /* 队列 */
    QueueHandle_t queue;
    
    /* 队列集 */
    QueueSetHandle_t queueSet;
    
    /* 创建任务 */
    TaskHandle_t taskCtrl;
    TaskHandle_t taskRx;      
    
}Ctrl_t;

/* 文件指针 */
static Ctrl_t s_ctrl = {0};
static Ctrl_t *p = &s_ctrl;
static void TaskCtrl(void *pvParameters);
static void TaskRx(void *pvParameters);

static void TaskCtrl(void *pvParameters)
{
    /* 发送信号量 */
    xSemaphoreGive(p->signalCount);     // 1
    xSemaphoreGive(p->signalBinary);    // 2
    xSemaphoreGive(p->signalCount);     // 3
    
    /* 发送队列 */
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        xQueueSend(p->queue, &i, 100);  // 4,5,6
    }
    
    /* 发送信号量 */
    xSemaphoreGive(p->signalCount);     // 7
    xSemaphoreGive(p->signalCount);     // 8
    
    for ( ; ; )
    {
        vTaskDelay(1000);
    }
}

/* 接收线程 */
static void TaskRx(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(100);
    QueueSetMemberHandle_t member = 0;
    
    for ( ; ; )
    {
        /* 等待队列组触发 */
        member = xQueueSelectFromSet(p->queueSet, portMAX_DELAY);
        
        /* 解析成员句柄并提取对应的数据 */
        if (member == p->signalBinary)
        {
            /* 接收到二值信号量 */
            xSemaphoreTake(p->signalBinary, 0);
            Log_Debug("%s 接收到二值信号量\r\n", __func__);
        }
        else if (member == p->signalCount)
        {
            /* 接收到计数信号量 */
            xSemaphoreTake(p->signalCount, 0);
            Log_Debug("%s 接收到计数信号量\r\n", __func__);
        }
        else if (member == p->queue)
        {
            /* 接收到队列 */
            static unsigned int queueRx = 0;
            xQueueReceive(p->queue, &queueRx, 0);
            Log_Debug("%s 接收到队列, queueRx = %d\r\n", __func__, queueRx);
            
        }
        else
        {
            Log_Error("%s 异常 else\r\n", __func__);
        }
    }
}

/* 测试初始化 */
void aTest_Init(void)
{
    /* 创建二值信号量 */
    p->signalBinary = xSemaphoreCreateBinary();
    
    /* 创建计数信号量 */
    UBaseType_t uxMaxCount = 5;
    p->signalCount = xSemaphoreCreateCounting(uxMaxCount, 0);
    
    /* 创建队列 */
    UBaseType_t uxQueueLength = 10;
    UBaseType_t uxItemSize = sizeof(unsigned int);
    p->queue  = xQueueCreate(uxQueueLength, uxItemSize);
    
    /* 创建队列集 二值信号量=1，计数信号量=最大计数值 队列=队长 */
    UBaseType_t uxEventQueueLength = 1 + uxMaxCount + uxQueueLength;
    p->queueSet = xQueueCreateSet(uxEventQueueLength);
    
    /* 添加成员到队列集 */
    xQueueAddToSet(p->signalBinary, p->queueSet);
    xQueueAddToSet(p->signalCount, p->queueSet);
    xQueueAddToSet(p->queue, p->queueSet);
    
    /* 创建动态任务 */
    xTaskCreate(TaskCtrl, "TaskCtrl",  500, NULL, 4, &p->taskCtrl);
    xTaskCreate(TaskRx,   "TaskRx",    500, NULL, 4, &p->taskRx);
}

/* Key2 PC13   Key0 PH3 Key1 PH2 */
void Exti13_TriggerInterrupt(void)
{
    mspExti_Close(13);
    
    if (mspGpio_GetInput("PC13") == 0)
    {
        
    }
}

在使用 uxEventQueueLength 的时候需要特别注意，

    /* 创建二值信号量 */
    p->signalBinary = xSemaphoreCreateBinary();
    
    /* 创建计数信号量 */
    UBaseType_t uxMaxCount = 5;
    p->signalCount = xSemaphoreCreateCounting(uxMaxCount, 0);
    
    /* 创建队列 */
    UBaseType_t uxQueueLength = 10;
    UBaseType_t uxItemSize = sizeof(unsigned int);
    p->queue  = xQueueCreate(uxQueueLength, uxItemSize);
    
    /* 创建队列集 二值信号量=1，计数信号量=最大计数值 队列=队长 */
    UBaseType_t uxEventQueueLength = 1 + uxMaxCount + uxQueueLength;
    p->queueSet = xQueueCreateSet(uxEventQueueLength);
    
    /* 添加成员到队列集 */
    xQueueAddToSet(p->signalBinary, p->queueSet);
    xQueueAddToSet(p->signalCount, p->queueSet);
    xQueueAddToSet(p->queue, p->queueSet);