【FreeRTOS】队列实验-分发数据给多个任务(赛车游戏)

news2024/11/13 9:04:48

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  • 0 前言
  • 1 队列实验_分发数据给多个任务(赛车游戏)
  • 2 赛车游戏
    • 2.1 game.c
    • 2.2 注册队列
    • 2.3显示汽车
    • 2.4隐藏汽车
    • 2.5 CarTask
    • 2.6 car_game
    • 2.7 MX_FREERTOS_Init
  • 3 总结


0 前言

学习视频:
【FreeRTOS入门与工程实践 --由浅入深带你学习FreeRTOS(FreeRTOS教程 基于STM32,以实际项目为导向)】 【精准空降到 01:25】 https://www.bilibili.com/video/BV1Jw411i7Fz/?p=38&share_source=copy_web&vd_source=8af85e60c2df9af1f0fd23935753a933&t=85

参考《FreeRTOS入门与工程实践(基于DshanMCU-103).pdf》


1 队列实验_分发数据给多个任务(赛车游戏)

本节源码:在"16_queueset_game_mpu6050"的基础上,改出"17_queue_car_dispatch"
红外遥控器的中断函数解析出按键值后,写入3个队列:3个赛车任务读取其中一个队列得到按键数据

任务:
写一个简陋版赛车游戏,在红外的中断函数里,我们解析按键值,以前是写一个队列,现在是把键值写三个队列,一共有三个任务,分别控制三辆车。

在这里插入图片描述


2 赛车游戏

2.1 game.c

编写game2.c,先测试图像是否能正常显示

/*
 * Project: N|Watch
 * Author: Zak Kemble, contact@zakkemble.co.uk
 * Copyright: (C) 2013 by Zak Kemble
 * License: GNU GPL v3 (see License.txt)
 * Web: http://blog.zakkemble.co.uk/diy-digital-wristwatch/
 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "cmsis_os.h"
#include "FreeRTOS.h"                   // ARM.FreeRTOS::RTOS:Core
#include "task.h"                       // ARM.FreeRTOS::RTOS:Core
#include "event_groups.h"               // ARM.FreeRTOS::RTOS:Event Groups
#include "semphr.h"                     // ARM.FreeRTOS::RTOS:Core

#include "draw.h"
#include "resources.h"

#include "driver_lcd.h"
#include "driver_ir_receiver.h"
#include "driver_rotary_encoder.h"
#include "driver_mpu6050.h"

#include "game2.h"

#define NOINVERT	false
#define INVERT		true


#define CAR_COUNT	3
#define CAR_WIDTH	12
#define CAR_LENGTH	15
#define ROAD_SPEED	6

static uint32_t g_xres, g_yres, g_bpp;
static uint8_t *g_framebuffer;

struct car {
	int x;
	int y;
	int control_key;
};

struct car g_cars[3] = {
	{0, 0, IR_KEY_1},
	{0, 17, IR_KEY_2},
	{0, 34, IR_KEY_3},
};

static const byte carImg[] ={
	0x40,0xF8,0xEC,0x2C,0x2C,0x38,0xF0,0x10,0xD0,0x30,0xE8,0x4C,0x4C,0x9C,0xF0,
	0x02,0x1F,0x37,0x34,0x34,0x1C,0x0F,0x08,0x0B,0x0C,0x17,0x32,0x32,0x39,0x0F,
};

static const byte clearImg[30] ={0};

static const byte roadMarking[] ={
	0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,
};

#if 0
void car_test(void)
{
	g_framebuffer = LCD_GetFrameBuffer(&g_xres, &g_yres, &g_bpp);
	draw_init();
	draw_end();
	
	draw_bitmap(0, 0, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(0, 0, 15, 16);
	
	draw_bitmap(0, 16, roadMarking, 8, 1, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(0, 16, 8, 1);

	while (1);
}
#endif

static void ShowCar(struct car *pcar)
{
	draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}

static void HideCar(struct car *pcar)
{
	draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, clearImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}

void car_game(void)
{
	int x;
	int i, j;
	g_framebuffer = LCD_GetFrameBuffer(&g_xres, &g_yres, &g_bpp);
	draw_init();
	draw_end();
	
	/* 画出路标 */
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 8; j++)
		{
			draw_bitmap(16*j, 16+17*i, roadMarking, 8, 1, NOINVERT, 0);
			draw_flushArea(16*j, 16+17*i, 8, 1);
		}
	}
	draw_bitmap(0, 0, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(0, 0, 15, 16);
}

然后,将这个car_game放到初始化代码MX_FREERTOS_Init

观察现象:
在这里插入图片描述

现在,我们就绘制出来了第一辆赛车三条分割线

显示三辆汽车

void car_game(void)
{
	int x;
	int i, j;
	g_framebuffer = LCD_GetFrameBuffer(&g_xres, &g_yres, &g_bpp);
	draw_init();
	draw_end();
	/* 画出路标 */
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 8; j++)
		{
			draw_bitmap(16*j, 16+17*i, roadMarking, 8, 1, NOINVERT, 0);
			draw_flushArea(16*j, 16+17*i, 8, 1);
		}
	}
	/* 创建3个汽车任务 */
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		draw_bitmap(g_cars[i].x, g_cars[i].y, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
		draw_flushArea(g_cars[i].x, g_cars[i].y, 15, 16);
	}
}

在这里插入图片描述

同一个键值,写三个队列,这三个任务都可以分别读各自的队列,得到同一份数据

在这里插入图片描述

由驱动程序分发给不同的队列


2.2 注册队列

void RegisterQueueHandle(QueueHandle_t queueHandle)
{
	if (g_queue_cnt < 10)
	{
		g_xQueues[g_queue_cnt] = queueHandle;
		g_queue_cnt++;
	}
}

static void DispatchKey(struct ir_data *pidata)
{
#if 0	
	extern QueueHandle_t g_xQueueCar1;
	extern QueueHandle_t g_xQueueCar2;
	extern QueueHandle_t g_xQueueCar3;

	xQueueSendFromISR(g_xQueueCar1, pidata, NULL);
	xQueueSendFromISR(g_xQueueCar2, pidata, NULL);
	xQueueSendFromISR(g_xQueueCar3, pidata, NULL);
#else
	int i;
	for (i = 0; i < g_queue_cnt; i++)
	{
		xQueueSendFromISR(g_xQueues[i], pidata, NULL);
	}
#endif	
}

这个注册队列,就是把底层驱动程序的某一个数组里,以后等硬件捕获到数据之后,它会自动分发数据
在这里插入图片描述

在中断函数里,检测到重复码之后,就会调用这个分发函数,把一个数据,写入多个队列

void IRReceiver_IRQ_Callback(void)
{
    uint64_t time;
    static uint64_t pre_time = 0;
    struct ir_data data;
        
	/* 1. 记录中断发生的时刻 */	
	time = system_get_ns();
    
    /* 一次按键的最长数据 = 引导码 + 32个数据"1" = 9+4.5+2.25*32 = 85.5ms
     * 如果当前中断的时刻, 举例上次中断的时刻超过这个时间, 以前的数据就抛弃
     */
    if (time - pre_time > 100000000) 
    {
        g_IRReceiverIRQ_Cnt = 0;
    }
    pre_time = time;
    
	g_IRReceiverIRQ_Timers[g_IRReceiverIRQ_Cnt] = time;

	/* 2. 累计中断次数 */
	g_IRReceiverIRQ_Cnt++;

	/* 3. 次数达标后, 解析数据, 放入buffer */
	if (g_IRReceiverIRQ_Cnt == 4)
	{
		/* 是否重复码 */
		if (isRepeatedKey())
		{
			/* device: 0, val: 0, 表示重复码 */
			//PutKeyToBuf(0);
			//PutKeyToBuf(0);
			
            /* 写队列 */
			data.dev = 0;
			data.val = 0; //如果有重复码,就上报上一次的按键值
            
            DispatchKey(&data);
			g_IRReceiverIRQ_Cnt = 0;
		}
	}
	if (g_IRReceiverIRQ_Cnt == 68)
	{
		IRReceiver_IRQTimes_Parse();
		g_IRReceiverIRQ_Cnt = 0;
	}
}

在这里插入图片描述

或者是解析到实际的键值之后,也写多个队列

static int IRReceiver_IRQTimes_Parse(void)
{
	uint64_t time;
	int i;
	int m, n;
	unsigned char datas[4];
	unsigned char data = 0;
	int bits = 0;
	int byte = 0;
	struct ir_data idata;   //修改成 ir_data

	/* 1. 判断前导码 : 9ms的低脉冲, 4.5ms高脉冲  */
	time = g_IRReceiverIRQ_Timers[1] - g_IRReceiverIRQ_Timers[0];
	if (time < 8000000 || time > 10000000)
	{
		return -1;
	}

	time = g_IRReceiverIRQ_Timers[2] - g_IRReceiverIRQ_Timers[1];
	if (time < 3500000 || time > 55000000)
	{
		return -1;
	}

	/* 2. 解析数据 */
	for (i = 0; i < 32; i++)
	{
		m = 3 + i*2;
		n = m+1;
		time = g_IRReceiverIRQ_Timers[n] - g_IRReceiverIRQ_Timers[m];
		data <<= 1;
		bits++;
		if (time > 1000000)
		{
			/* 得到了数据1 */
			data |= 1;
		}

		if (bits == 8)
		{
			datas[byte] = data;
			byte++;
			data = 0;
			bits = 0;
		}
	}

	/* 判断数据正误 */
	datas[1] = ~datas[1];
	datas[3] = ~datas[3];
	
	if ((datas[0] != datas[1]) || (datas[2] != datas[3]))
	{
        g_IRReceiverIRQ_Cnt = 0;
        return -1;
	}

	//PutKeyToBuf(datas[0]);    //写环形缓冲区
	//PutKeyToBuf(datas[2]);
    
    /* 写队列 */
    idata.dev = datas[0];
    idata.val = datas[2];
    DispatchKey(&idata);
    xQueueSendToBackFromISR(g_xQueueIR, &idata, NULL);
    return 0;
}

在这里插入图片描述


2.3显示汽车

这是显示一辆汽车的代码:

static void ShowCar(struct car *pcar)
{
	draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}

2.4隐藏汽车

这是隐藏一辆汽车的代码:

static void HideCar(struct car *pcar)
{
	draw_bitmap(pcar->x, pcar->y, clearImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
	draw_flushArea(pcar->x, pcar->y, 15, 16);
}

2.5 CarTask

编写CarTask任务函数

static void CarTask(void *params)
{
	struct car *pcar = params;
	struct ir_data idata;
	
	/* 创建自己的队列 */
	QueueHandle_t xQueueIR = xQueueCreate(10, sizeof(struct ir_data));
	
	/* 注册队列 */
	RegisterQueueHandle(xQueueIR);

	/* 显示汽车 */
	ShowCar(pcar);
	
	while (1)
	{
		/* 读取按键值:读队列 */
		xQueueReceive(xQueueIR, &idata, portMAX_DELAY);
		
		/* 控制汽车往右移动 */
		if (idata.val == pcar->control_key)
		{
			if (pcar->x < g_xres - CAR_LENGTH)
			{
				/* 隐藏汽车 */
				HideCar(pcar);
				
				/* 调整位置 */
				pcar->x += 20;
				if (pcar->x > g_xres - CAR_LENGTH)
				{
					pcar->x = g_xres - CAR_LENGTH;
				}
				
				/* 重新显示汽车 */
				ShowCar(pcar);
			}
		}
	}
}

2.6 car_game

在car_game里实现所有的操作

void car_game(void)
{
	int x;
	int i, j;
	g_framebuffer = LCD_GetFrameBuffer(&g_xres, &g_yres, &g_bpp);
	draw_init();
	draw_end();
	
	/* 画出路标 */
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 8; j++)
		{
			draw_bitmap(16*j, 16+17*i, roadMarking, 8, 1, NOINVERT, 0);
			draw_flushArea(16*j, 16+17*i, 8, 1);
		}
	}
    
	/* 创建3个汽车任务 */
#if 0
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		draw_bitmap(g_cars[i].x, g_cars[i].y, carImg, 15, 16, NOINVERT, 0);
		draw_flushArea(g_cars[i].x, g_cars[i].y, 15, 16);
	}
#endif
    xTaskCreate(CarTask, "car1", 128, &g_cars[0], osPriorityNormal, NULL);
    xTaskCreate(CarTask, "car2", 128, &g_cars[1], osPriorityNormal, NULL);
    xTaskCreate(CarTask, "car3", 128, &g_cars[2], osPriorityNormal, NULL);	
}

最后修改初始化的部分


2.7 MX_FREERTOS_Init

这是初始化部分,我们在初始化中,调用car_game();这一个函数即可!

void MX_FREERTOS_Init(void) {
  /* USER CODE BEGIN Init */
  LCD_Init();
  LCD_Clear();

  IRReceiver_Init();
  RotaryEncoder_Init();
    
  LCD_PrintString(0, 0, "Starting");

  /* 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 */

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

  /* Create the thread(s) */
  /* creation of defaultTask */
   defaultTaskHandle = osThreadNew(StartDefaultTask, NULL, &defaultTask_attributes);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  /* 创建任务 */
  
  extern void PlayMusic(void *params);
  xTaskCreate(PlayMusic, "MusicTask", 128, NULL, osPriorityNormal, NULL);
  car_game();   //使用这个函数来创建任务
 
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_EVENTS */
  /* add events, ... */
  /* USER CODE END RTOS_EVENTS */

}


3 总结

我们在驱动程序里面,想使用同一个输入数据控制多个任务!
我们可以在这个驱动程序里面,写多个队列,写哪些队列呢?这个决定权可以交给应用程序,应用程序调用一个注册函数,把它的句柄告诉驱动程序,驱动程序会把它记录下来,这样就可以实现分发数据给多个任务~

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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