从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（十）消息队列 NO.3 消息队列使用注意事项和实验现象
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一、消息队列使用注意事项：
如果队列存储的数据较大时，那最好是利用队列来传递数据的指针而不是数据本身，因为传递数据的时候是需要CPU一字节一字节地将数据拷贝进队列或从队列拷贝出来。而传递指针无论是在处理速度上还是内存空间利用上都更有效。但是，当利用队列传递指针时，一定要十分小心地做到以下两点：
1、指针指向的内存空间的所有权必须明确当任务间通过指针共享内存时，应该从根本上保证所不会有任意两个任务同时修改共享内存中的数据，或是以其它行为方式使得共享内存数据无效或产生一致性问题。原则上，共享内存在其指针发送到队列之前，其内容只允许被发送任务访问；共享内存指针从队列中被读出之后，其内容亦只允许被接收任务访问。
2、指针指向的内存空间必须有效如果指针指向的内存空间是动态分配的，只应该有一个任务负责对其进行内存释放。当这段内存空间被释放之后，就不应该有任何一个任务再访问这段空间。并且最最最重要的是禁止使用指针访问任务栈上的空间，也就是局部变量。因为当栈发生改变后，栈上的数据将不再有效。
二、消息队列使用总结：
在使用 FreeRTOS 提供的消息队列函数的时候，需要了解以下几点：
1、使用 xQueueSend()、 xQueueSendFromISR()、 xQueueReceive()等这些函数之前应先创建需消息队列，并根据队列句柄进行操作。
2、队列读取采用的是先进先出（ FIFO）模式，会先读取先存储在队列中的数据。当然也 FreeRTOS 也支持后进先出（LIFO）模式，那么读取的时候就会读取到后进队列的数据。
3、在获取队列中的消息时候，我们必须要定义一个存储读取数据的地方，并且该数据区域大小不小于消息大小，否则，很可能引发地址非法的错误。
4、无论是发送或者是接收消息都是以拷贝的方式进行， 如果消息过于庞大，可以将消息的地址作为消息进行发送、接收。
5、队列是具有自己独立权限的内核对象，并不属于任何任务。所有任务都可以向同一队列写入和读出。一个队列由多任务或中断写入是经常的事，但由多个任务读出倒是用的比较少。
三、消息队列实验：
消息队列实验是在FreeRTOS中创建了两个任务，一个是发送消息任务，一个是获取消息任务，两个任务独立运行，发送消息任务是通过检测按键的按下情况来发送消息，假如发送消息不成功，就把返回的错误情代码在串口打印出来，另一个任务是获取消息任务，在消息队列没有消息之前一直等待消息，一旦获取到消息就把消息打印在串口调试助手里。
/**
******************************************************************************
* @file main.c
* @author Sumjess
* @version V1.0
* @date 2019-09-xx
* @brief MDK5.27
******************************************************************************
* @attention
*
* 实验平台 :STM32 F429
* 微信公众号 :Tech云
*
******************************************************************************
*/
/*
*************************************************************************
* 包含的头文件
*************************************************************************
*/
/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "sum_common.h"
/**************************** 任务句柄 ********************************/
/*
* 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄
* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么
* 这个句柄可以为NULL。
*/
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;/* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t LED_Task_Handle = NULL;/* LED任务句柄 */
static TaskHandle_t KEY_Task_Handle = NULL;/* KEY任务句柄 */
static TaskHandle_t Receive_Task_Handle = NULL;/* 消息队列接收任务句柄 */
static TaskHandle_t Send_Task_Handle = NULL;/* 消息队列发送任务句柄 */
/********************************** 内核对象句柄 *********************************/
/*
* 信号量，消息队列，事件标志组，软件定时器这些都属于内核的对象，要想使用这些内核
* 对象，必须先创建，创建成功之后会返回一个相应的句柄。实际上就是一个指针，后续我
* 们就可以通过这个句柄操作这些内核对象。
*
* 内核对象说白了就是一种全局的数据结构，通过这些数据结构我们可以实现任务间的通信，
* 任务间的事件同步等各种功能。至于这些功能的实现我们是通过调用这些内核对象的函数
* 来完成的
*
*/
QueueHandle_t Test_Queue =NULL;
/******************************* 全局变量声明 ************************************/
/*
* 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些全局变量。
*/
#define QUEUE_LEN 4 /* 队列的长度，最大可包含多少个消息 */
#define QUEUE_SIZE 4 /* 队列中每个消息大小（字节） */
/*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */
static void LED_Task(void* pvParameters);/* LED_Task任务实现 */
static void KEY_Task(void* pvParameters);/* KEY_Task任务实现 */
static void Receive_Task(void* pvParameters);/* Receive_Task任务实现 */
static void Send_Task(void* pvParameters);/* Send_Task任务实现 */
static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 */
/*****************************************************************
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
* @note 第一步：开发板硬件初始化
第二步：创建APP应用任务
第三步：启动FreeRTOS，开始多任务调度
****************************************************************/
int main(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */
/* 开发板硬件初始化 */
BSP_Init();
printf("这是一个FreeRTOS消息队列实验！\r\n");
printf("按下KEY1或者KEY2发送队列消息\r\n");
printf("Receive任务接收到消息在串口回显\r\n");
/* 创建AppTaskCreate任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate, /* 任务入口函数---即任务函数的名称，需要我们自己定义并且实现。*/
(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/
(uint16_t )512, /* 任务栈大小---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/
(void* )NULL,/* 任务入口函数参数---字符串形式， 最大长度由 FreeRTOSConfig.h 中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉，这里任务名字最好要与任务函数入口名字一致，方便进行调试。*/
(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级---优先级范围根据 FreeRTOSConfig.h 中的宏configMAX_PRIORITIES 决定， 如果使能 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION，这个宏定义，则最多支持 32 个优先级；如果不用特殊方法查找下一个运行的任务，那么则不强制要求限制最大可用优先级数目。在 FreeRTOS 中， 数值越大优先级越高， 0 代表最低优先级。*/
(TaskHandle_t* )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针---在使用内存的时候，需要给任务初始化函数xTaskCreateStatic()传递预先定义好的任务控制块的指针。在使用动态内存的时候，任务创建函数 xTaskCreate()会返回一个指针指向任务控制块，该任务控制块是 xTaskCreate()函数里面动态分配的一块内存。*/
/* 启动任务调度 */
if(pdPASS == xReturn)
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
else
return -1;
while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： AppTaskCreate
* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
**********************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
/* 创建LED_Task任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )LED_Task, /* 任务入口函数 */
(const char* )"LED_Task",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL, /* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )2, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t* )&LED_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("创建LED_Task任务成功!\r\n");
/* 创建KEY_Task任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )KEY_Task, /* 任务入口函数 */
(const char* )"KEY_Task",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL,/* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )3, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t* )&KEY_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("创建KEY_Task任务成功!\r\n");
/* 创建Test_Queue */
Test_Queue = xQueueCreate((UBaseType_t ) QUEUE_LEN,/* 消息队列的长度 */
(UBaseType_t ) QUEUE_SIZE);/* 消息的大小 */
if(NULL != Test_Queue)
printf("创建Test_Queue消息队列成功!\r\n");
/* 创建Receive_Task任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Receive_Task, /* 任务入口函数 */
(const char* )"Receive_Task",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL, /* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )4, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t* )&Receive_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("创建Receive_Task任务成功!\r\n");
/* 创建Send_Task任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )Send_Task, /* 任务入口函数 */
(const char* )"Send_Task",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL,/* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )5, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t* )&Send_Task_Handle);/* 任务控制块指针 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("创建Send_Task任务成功!\r\n");
vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}
/**********************************************************************
* @ 函数名 ： Receive_Task
* @ 功能说明： Receive_Task任务主体
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
********************************************************************/
static void Receive_Task(void* parameter)
{
BaseType_t xReturn = pdTRUE;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdTRUE */
uint32_t r_queue; /* 定义一个接收消息的变量 */
while (1)
{
xReturn = xQueueReceive( Test_Queue, /* 消息队列的句柄 */
&r_queue, /* 发送的消息内容 */
portMAX_DELAY); /* 等待时间 一直等 */
if(pdTRUE == xReturn)
printf("本次接收到的数据是%d\r\n",r_queue);
else
printf("数据接收出错,错误代码0x%lx\r\n",xReturn);
}
}
/**********************************************************************
* @ 函数名 ： Send_Task
* @ 功能说明： Send_Task任务主体
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
********************************************************************/
static void Send_Task(void* parameter)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */
uint32_t send_data1 = 1;
uint32_t send_data2 = 2;
while (1)
{
if( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON )
{/* K1 被按下 */
printf("发送消息send_data1！\r\n");
xReturn = xQueueSend( Test_Queue, /* 消息队列的句柄 */
&send_data1,/* 发送的消息内容 */
0 ); /* 等待时间 0 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("消息send_data1发送成功!\r\n");
}
if( Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_PIN) == KEY_ON )
{/* K2 被按下 */
printf("发送消息send_data2！\r\n");
xReturn = xQueueSend( Test_Queue, /* 消息队列的句柄 */
&send_data2,/* 发送的消息内容 */
0 ); /* 等待时间 0 */
if(pdPASS == xReturn)
printf("消息send_data2发送成功!\r\n");
}
vTaskDelay(20);/* 延时20个tick */
}
}
/**********************************************************************
* @ 函数名 ： LED_Task
* @ 功能说明： LED_Task任务主体
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
********************************************************************/
static void LED_Task(void* parameter)
{
// static TickType_t pxPreviousWakeTime; //定义上一次唤醒任务的时间点
// const TickType_t xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(500); //任务周期时间 --- 定义延时时间 --- pdMS_TO_TICKS毫秒转tick
// pxPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount(); //获取当前Tick值
while (1)
{
LED1_ON;
// printf("LED_Task Running,LED1_ON\r\n");
vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */
// vTaskDelayUntil( &pxPreviousWakeTime, xTimeIncrement );
// printf("tick1 = %d\r\n",xTaskGetTickCount());
LED1_OFF;
// printf("LED_Task Running,LED1_OFF\r\n");
vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */
// vTaskDelayUntil( &pxPreviousWakeTime, xTimeIncrement );
// printf("tick2 = %d\r\n",xTaskGetTickCount());
}
}
/**********************************************************************
* @ 函数名 ： KEY_Task
* @ 功能说明： KEY_Task任务主体
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
********************************************************************/
static void KEY_Task(void* parameter)
{
while (1)
{
// if( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON )
// {/* K1 被按下 */
// printf("挂起LED任务！\r\n");
// vTaskSuspend(LED_Task_Handle);/* 挂起LED任务 */
// printf("挂起LED任务成功！\r\n");
// }
// if( Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_PIN) == KEY_ON )
// {/* K2 被按下 */
// printf("恢复LED任务！\r\n");
// vTaskResume(LED_Task_Handle);/* 恢复LED任务！ */
// printf("恢复LED任务成功！\r\n");
// }
vTaskDelay(20);/* 延时20个tick */
}
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： BSP_Init
* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{
/*
* STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15
* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，
* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。
*/
NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );
/* LED 初始化 */
LED_GPIO_Config();
/* 串口初始化 */
Debug_USART_Config();
/* 按键初始化 */
Key_GPIO_Config();
}
/********************************END OF FILE****************************/
