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2.FreeRTOS队列
2.1队列简介 队列可以用于任务与任务、任务与中断之间的通信,在任务与任务、任务与中断之间传递数据,队列中可以存储有限的、大小固定的数据项目。 一般情况下,队列采用先进先出(FIFO)的存储机制,也就是说先发送进队列的数据先被提取,当然也可以使用先进后出(LIFO)的存储缓冲,FreeRTOS中提供了两种存储缓冲机制。 队列不属于某个特定的任务,对于所有任务都可以向任务中发送数据,也可以从任务中提取数据。 队列函数 2.2.1 创建队列 创建事件标志组的函数有两个,分别如下: xQueueCreate(),此函数用于动态创建队列,所需要的内存通过动态内存管理方法分配,此函数是个宏,真正完成队列创建的函数时xQueueGenericCreate()。函数原型如下: QueueHandle_t xQueueCreate(UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize) 参数: uxQueueLength: 要创建的队列的队列长度,这里是队列的项目数。 uxItemSize: 队列中每个项目(消息)的长度,单位为字节。 返回值: NULL: 队列创建失败。 其他值:创建成功的队列返回的队列句柄。 xQueueCreate Static(),此函数为静态方法创建队列,所需要的内存通过用户自行分配,此函数也是个宏,最终调用的是函数xQueueGenericCreateStatic()。其函数原型如下: QueueHandle_t xQueueCreateStatic(UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize, uint8_t* pucQueueStorageBuffer, StaticQueue_t* pxQueueBuffer) 参数: uxQueueLength: 要创建的队列的队列长度,这里是队列的项目数。 uxItemSize: 队列中每个项目(消息)的长度,单位为字节 pucQueueStorage: 指向队列项目的存储区,也就是消息的存储区,这个存储区需要 用户自行分配。此参数必须指向一个 uint8_t 类型的数组。这个 存储区要大于等于(uxQueueLength * uxItemsSize)字节。 pxQueueBuffer: 此参数指向一个 StaticQueue_t 类型的变量,用来保存队列结构体。 返回值: NULL: 队列创建失败。 其他值:创建成功的队列返回的队列句柄。 2.2.2 向队列发送消息 队列创建好以后便可以向其中发送消息,FreeRTOS提供的向队列中发送消息的API函数有8个,分别如下: 函数xQueueSend()、xQueueSendToBcck()和xQueueSendToFront() 此三个函数都用于向队列中发送消息,函数本质都是宏,其中xQueueSend()和xQueueSendToBcck()都是将消息添加到队列的后面,xQueueSendToFront()是将消息添加到队列的前面,这三个函数最终调用的同一个函数:xQueueGenericSend(),都只能用于任务函数中,其函数原型分别如下: BaseType_t xQueueSend( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait) BaseType_t xQueueSendToBack(QueueHandle_t xQueue, const void* pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait) BaseType_t xQueueSendToFront(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。 返回值: pdPASS: 向队列发送消息成功。 ErrQUEUE_FULL: 队列已满,消息发送失败 函数xQueueOverwrite(),此函数同样用于向队列中发送数据,但当队列满了以后会覆写掉旧的数据,不管此数据有没有被其他任务或中断取走,同样此函数也是宏,最终调用的也是函数xQueueGenericSend(),其函数原型如下: BaseType_t xQueueOverwrite( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue) 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,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。 返回值: pdPASS: 向队列发送消息成功,此函数也只会返回 pdPASS!因为此函数执行过程中 不在乎队列满不满,满了的话就覆写掉旧的数据,总之肯定能成功。 函数xQueueGenericSend(),前面所有任务级入队函数最终调用的都是此函数,其函数原型如下: BaseType_t xQueueGenericSend (QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait, const BaseType_t xCopyPosition) 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,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。 xTicksToWait: 阻塞时间。 xCopyPosition: 入队方式,总共有三种 queueSEND_TO_BACK: 后向入队 queueSEND_TO_FRONT: 前向入队 queueOVERWRITE: 覆写入队。 返回值: pdTRUE: 向队列发送消息成功。 errQUEUE_FULL: 队列已满,消息发送失败 函数xQueueSendFromISR()、xQueueSendToBcckFromISR ()、 xQueueSendToFrontFromISR () 这三个函数用于中断服务函数中向队列发送消息,分别为之前三个向队列发送消息函数的中断版本,函数本质上也是宏,最终调用的是同一个函数xQueueGenericSendFromISR(),函数原型分别如下: BaseType_t xQueueSendFromISR( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken) BaseType_t xQueueSendToBackFromISR(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken) BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken) 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,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。 pxHigherPriorityTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换 返回值: pdTRUE: 向队列发送消息成功。 errQUEUE_FULL: 队列已满,消息发送失败 函数xQueueOverwriteFromISR(),此函数为xQueueOverwrite()的中断版本,同样此函数也是宏,最终调用的也是函数xQueueGenericSendFromISR(),其函数原型如下: BaseType_t xQueueOverwriteFromISR( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken) 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,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。 pxHigherPriorityTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换 返回值: pdTRUE: 向队列发送消息成功。 errQUEUE_FULL: 队列已满,消息发送失败 函数xQueueGenericSendFromISR(),前面所有中断级入队函数最终调用的都是此函数,此函数也是函数xQueueGenericSend()的中断版本,其函数原型如下: BaseType_t xQueueGenericSend FromISR (QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t* pxHigherPriorityTaskWoken, BaseType_t xCopyPosition) 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,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。 pxHigherPriorityTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换。 xCopyPosition: 入队方式,总共有三种 queueSEND_TO_BACK: 后向入队 queueSEND_TO_FRONT: 前向入队 queueOVERWRITE: 覆写入队。 返回值: pdTRUE: 向队列发送消息成功。 errQUEUE_FULL: 队列已满,消息发送失败 2.2.3 从队列读取消息 与入队相对应,那么就会有出队,出队就是从队列中获取消息,FreeRTOS中提供的出队API函数分别如下: xQueueReceive(),此函数用于任务中从队列读取一条消息,读取成功以后就会将这条数据删除,此函数是个宏,真正执行的函数为xQueueGenericReceive(),此函数原型如下: 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。 返回值: pdTRUE: 从队列中读取消息成功。 pdFALSE: 从队列中读取消息失败。 xQueuePeek(),此函数也用于任务中从队列读取一条消息,但是读取成功以后不会将这条数据删除,此函数也是个宏,真正执行的函数为xQueueGenericReceive(),此函数原型如下: BaseType_t xQueuePeek( 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。 返回值: pdTRUE: 从队列中读取消息成功。 pdFALSE: 从队列中读取消息失败。 xQueueReceiveFromISR(),此函数为xQueueReceive()的中断版本,用于在中断服务函数中从队列读取消息,其函数原型如下: BaseType_t xQueueReceiveFromISR(QueueHandle_t xQueue, void* pvBuffer, BaseType_t * pxTaskWoken) 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。 pxTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换 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。 xQueuePeekFromISR (),此函数为xQueuePeek()的中断版本,读取数据成功以后不会将这条数据删除,此函数原型如下: BaseType_t xQueuePeekFromISR( QueueHandle_t xQueue, void * pvBuffer) 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。 返回值: pdTRUE: 从队列中读取消息成功。 pdFALSE: 从队列中读取消息失败。
2.3.1实验设计 本次设计通过中断检测三个按键状态,读取到不同键值后发送到队列中,然后在任务中读取队列中的消息,根据不同的指令做出不同的处理。 可参考12.3.2章节进行导入已有工程,工程存放路径【华清远见-FS-MP1A开发资料 2-程序源码ARM体系结构与接口技术FreeRTOS6_MP1A-FreeRTOS-Queue】 任务及其功能如下: StartTask02(): 读取队列中的数据,根据读取到的数据做不同处理。 StartDefaultTask(): 读取按键值,并发送到队列中。 2.3.2实验过程与分析 首先,根据之前几章内容配置好CubeMX,按照上一节配置“FREERTOS”,完成后生成代码。 在StartDefaultTask() 与StartTask02()中添加代码如下。 void StartDefaultTask(void *argument) { /* USER CODE BEGIN 5 */ /* Infinite loop */ uint8_t err; for(;;) { if((Key_Queue!=NULL)&&(key)) //消息队列Key_Queue创建成功,并且按键被按下 { err=xQueueSend(Key_Queue,&key,10); if(err==pdPASS) //发送按键值 { printf("r data transmission success n"); } } vTaskDelay(10); //延时10ms,也就是10个时钟节拍 } /* USER CODE END 5 */ } void StartTask02(void *argument) { /* USER CODE BEGIN StartTask02 */ /* Infinite loop */ for(;;) { if(Key_Queue!=NULL) { if(xQueueReceive(Key_Queue,&key,portMAX_DELAY))//请求消息Key_Queue { switch(key) { case EVENTBIT_1: // LED_1_TOG(); break; case EVENTBIT_2: // LED_2_TOG(); break; case EVENTBIT_3: // LED_3_TOG(); break; } key = 0; } } vTaskDelay(10); //延时10ms,也就是10个时钟节拍 } /* USER CODE END StartTask02 */ } 另外,首先需要在主函数中调用xQueueCreate ()函数创建消息队列,获得创建成功的队列句柄。 编写按键中断回调函数如下 void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { switch(GPIO_Pin) { case GPIO_PIN_8: if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_8) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY3 PF8 state */ key = EVENTBIT_3; break; case GPIO_PIN_7: if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY2 PF7 state */ key = EVENTBIT_2; break; case GPIO_PIN_9: if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_9) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY1 PF9 state */ key = EVENTBIT_1; break; } } 此时,当按下KEY1键时,LED1电平发生翻转;当按下KEY2键时,LED2电平发生翻转;当按下KEY3键时,LED3电平发生翻转。 |
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只有小组成员才能发言,加入小组>>
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