【免费教程】STM32MP157开发教程之FreeRTOS系统篇5：FreeRTOS 队列

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华清远见研发中心 2021-09-10 09:52:16 ©著作权

文章标签 STM32MP157 STM32 FreeRTOS系统篇 FreeRTOS FreeRTOS 队列 文章分类 物联网

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1.写在前面：

本文章为《STM32MP157开发教程之FreeRTOS操作系统篇》系列中的一篇，笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157开发板）。stm32mp157是ARM双核，2个A7核，1个M4核，A7核上可以跑Linux操作系统，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等实时操作系统，STM32MP157开发板所以既可以学嵌入式linux，也可以学stm32单片机。

针对FS-MP1A开发板，除了FreeRTOS操作系统篇外，还包括其他多系列教程，包括Cortex-A7开发篇、Cortex-M4开发篇、扩展板驱动移植篇、Linux应用开发篇、Linux系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。欢迎关注，更多stm32mp157开发教程及视频，可加技术交流Q群459754978，感谢关注。

FS-MP1A开发板详情介绍：
https://item.taobao.com/item.htm?id=622457259672

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。

2.2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操作实验

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\02-程序源码\ARM体系结构与接口技术\FreeRTOS\6_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。

【免费教程】STM32MP157开发教程之FreeRTOS系统篇5：FreeRTOS 队列_FreeRTOS

【免费教程】STM32MP157开发教程之FreeRTOS系统篇5：FreeRTOS 队列_FreeRTOS_02

硬件平台：华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157）

部分开发教程下载：加QQ群459754978，群文件里有。

部分视频课程收看：

https://space.bilibili.com/670826565/channel/detail?cid=145472

淘宝购买链接：
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