基于FreeRTOS的队列管理的应用

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1.         我们前一篇技术文章大概说明了，如何基于FreeRTOS嵌入式实时操作系统，进行基本的应用软件开发。在这里，我们将说说在应用中，如果使用FreeRTOS的队列。这是因为在应用程序中，不同任务间的消息传送，会大量用到队列这种方式。  
2.   
3.         先解释一下队列：是先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端（称为rear）进行插入操作，在前端（称为front）进行删除操作。队列的操作方式和堆栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。  
4.   
5.         在FreeRTOS中，对队列有专门的管理机制及函数，在queue.h定义。使用队列进行消息传送，可以避免数据冲突与丢失等现象。如：有一个任务，需要根据另外三个任务的数据来执行它的操作或运行流程，且在这四个任务运行时，是不定时的，没有任何规律可言，那么按照传统的公共变量的方式，就有可能产生数据丢失或数据访问冲突。如果在这里使用FreeRTOS的队列来传递数据信息，则相当容易地把这种问题给解决了。在FreeRTOS中使用队列，最简单的应用，需要创建队列、发送队列消息、等待接收队列消息、删除队列等操作。使用队列，不仅可以传送单字节消息，也可以传送数据结构。在这里，队列管理相关的函数定义不就再进行说明了，需要时，可以参考queue.h。下面直接举例，说明如何使用FreeRTOS队列。  
6.   
7. 例如：有一组LED灯，在同一个物理操作端口上面，另外三个不同的任务，需要操作这组LED灯来指示系统状态。这时，引入一个单独的任务来操作这组LED灯，那三个不同的任务则向这一个LED灯操作任务发送消息来控制LED灯。则应用程序框架如下所示：  
8.   
9. 1、 定义消息数据结构及变量  
10.   
11. typedef struct //定义一个需要传递的消息的数据结构  
12.   
13. {  
14.   
15.        u8 msg_src; // 消息来源编号  
16.   
17.        u8 msg_val; // 消息值  
18.   
19. } Led_msg;  
20.   
21.    
22.   
23. #define  Task1_msg  0x1  // 定义任务1所传递的消息  
24.   
25. #define  Task2_msg  0x2  // 定义任务2所传递的消息  
26.   
27. #define  Task3_msg  0x3  // 定义任务3所传递的消息  
28.   
29. xQueueHandle  hLED_MSG; //用于传递消息的一个公共Handle变量  
30.   
31. 2、 在main程序中，创建一个消息用于消息的传递  
32.   
33.         hLED_MSG = xQueueCreate( 10 , sizeof(Led_msg) );//创建一个消息，最多可以有10个值进行排队，每个值的大小为数据结构Led_msg大小。  
34.   
35.    
36.   
37. 3、 在LED灯操作的任务中等待消息并处理  
38.   
39. void Task_LED( void *pvParameters )  
40.   
41. {  
42.   
43.         Led_msg Receive_msg;  
44.   
45.         While(1) //该任务是一个不退出的循环任务  
46.   
47.         {  
48.   
49.                While(xQueueReceive(hLED_MSG, & Receive_msg, portMAX_DELAY ) != pdPASS ); // 等待消息直到收到一个有效的消息数据，并放入Receive_msg变量中  
50.   
51.                Switch(Receive_msg.msg_src)  
52.   
53.                {  
54.   
55.                 case: Task1_msg  
56.   
57.   
58.                        ；；；；；// 执行任务1传递过来的消息，对LED的操作  
59.   
60.   
61.                        Break;  
62.   
63.   
64.                 case: Task2_msg  
65.   
66.   
67.                        ；；；；；// 执行任务2传递过来的消息，对LED的操作  
68.   
69.   
70.                        Break;  
71.   
72.   
73.                 case: Task3_msg  
74.   
75.   
76.                        ；；；；；// 执行任务3传递过来的消息，对LED的操作  
77.   
78.   
79.                        Break;  
80.   
81.   
82.                 default:  
83.   
84.   
85.                        Break;  
86.   
87.   
88.                 }  
89.   
90.   
91.         }  
92.   
93. }  
94.   
95.    
96.   
97. 4、消息的发送  
98.   
99. void Task1 ( void *pvParameters )  
100.   
101. {  
102.   
103.         Led_msg Send_msg;  
104.   
105.         While(1)  
106.   
107.         {  
108.   
109.                 ；；；；；//任务1的任务部份  
110.   
111.   
112.                 Send_msg. msg_src = Task1_msg; //指定任务1消息编号  
113.   
114.   
115.                 Send_msg. msg_val = 0x5;//假定该任务要传递的值为0x5  
116.   
117.   
118.                 xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息  
119.   
120.   
121.         }  
122.   
123. }  
124.   
125.    
126.   
127. void Task2 ( void *pvParameters )  
128.   
129. {  
130.   
131.         Led_msg Send_msg;  
132.   
133.         While(1)  
134.   
135.         {  
136.   
137.                 ；；；；；//任务2的任务部份  
138.   
139.   
140.                 Send_msg. msg_src = Task2_msg; //指定任务2消息编号  
141.   
142.   
143.                 Send_msg. msg_val = 0x77;//假定该任务要传递的值为0x77  
144.   
145.   
146.                 xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息  
147.   
148.   
149.         }  
150.   
151. }  
152.   
153.    
154.   
155. void Task3 ( void *pvParameters )  
156.   
157. {  
158.   
159.         Led_msg Send_msg;  
160.   
161.         While(1)  
162.   
163.         {  
164.   
165.                 ；；；；；//任务3的任务部份  
166.   
167.   
168.                 Send_msg. msg_src = Task3_msg; //指定任务3消息编号  
169.   
170.   
171.                 Send_msg. msg_val = 0x9;//假定该任务要传递的值为0x9  
172.   
173.   
174.                 xQueueSend(hLED_MSG , & Send_msg, portMAX_DELAY ); //发送消息  
175.   
176.   
177.         }  
178.   
179. }  
180.   
181.    
182.   
183.         到此，队列的基本应用例子程序已完成。如果在应用程序中的某种条件下，不再需要这个队列，则可以调用xQueueDelete(hLED_MSG)将该队列删除。基本了解了FreeRTOS任务的创建及应用，以及队列的应用，则可以完成一些简单应用程序的编写。