FreeRTOS實時操作系統(tǒng)隊列的API函數講解
前言
FreeRTOS為操作隊列提供了非常豐富的API函數,包括隊列的創(chuàng)建、刪除,靈活的入隊和出隊方式、帶中斷保護的入隊和出隊等等。下面就來詳細講述這些API函數。
1.獲取隊列入隊信息數目
1.1函數描述
UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( QueueHandle_t xQueue );
返回隊列中存儲的信息數目。具有中斷保護的版本為uxQueueMessagesWaitingFromISR(),原型為:UBaseType_t uxQueueMessagesWaitingFromISR( const QueueHandle_t xQueue )。
1.2參數描述
xQueue:隊列句柄
2.獲取隊列的空閑數目
2.1函數描述
UBaseType_t uxQueueSpacesAvailable( QueueHandle_t xQueue );
返回隊列的空閑數目。
2.2參數描述
xQueue:隊列句柄
3.刪除隊列
3.1函數描述
void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );
刪除隊列并釋放所有分配給隊列的內存。
3.2參數描述
xQueue:隊列句柄
4.復位隊列
4.1函數描述
BaseType_t xQueueReset( QueueHandle_t xQueue );
將隊列復位到初始狀態(tài)。
4.2參數描述
xQueue:隊列句柄
4.3返回值
FreeRTOSV7.2.0以及以后的版本總是返回pdPASS。
5.創(chuàng)建隊列
5.1函數描述
QueueHandle_t xQueueCreate (UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize);
創(chuàng)建新隊列。為新隊列分配指定的存儲空間并返回隊列句柄。
5.2參數描述
usQueueLength
:隊列項數目
uxItemSize
:每個隊列項大小,單位是字節(jié)。隊列項通過拷貝入隊而不是通過引用入隊,因此需要隊列項的大小。每個隊列項的大小必須相同。
5.3返回值
成功創(chuàng)建隊列返回隊列句柄,否自返回0。
5.4用法舉例
struct AMessage { portCHAR ucMessageID; portCHAR ucData[ 20 ]; }; void vATask( void*pvParameters ) { xQueueHandle xQueue1, xQueue2; // 創(chuàng)建一個隊列,隊列能包含10個unsigned long類型的值。 xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG )); if( xQueue1 ==0 ) { // 隊列創(chuàng)建失敗,不可以使用 } // 創(chuàng)建一個隊列,隊列能包含10個 Amessage結構體指針類型的值。 // 這樣可以通過傳遞指針變量來包含大量數據。 xQueue2 =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) ); if( xQueue2 ==0 ) { // 隊列創(chuàng)建失敗,不可以使用 } // ... 任務的其它代碼. }
6.向隊列投遞隊列項
6.1 函數描述
BaseType_txQueueSend(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSend()。定義這個宏是為了向后兼容那些不包含函數xQueueSendToFront()和xQueueSendToBack()宏的FreeRTOS版本。它與xQueueSendToBack()等同。
這個宏向隊列尾部投遞一個隊列項。項目以拷貝的形式入隊,而不是引用形式入隊。絕不可以在中斷服務例程中調用這個宏,使用帶有中斷保護的版本xQueueSendFromISR()來完成相同的功能。
6.2參數描述
xQueue
:隊列句柄。
pvItemToQueue
:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
xTicksToWait
:如果隊列滿,任務等待隊列空閑的最大時間。如果隊列滿并且xTicksToWait被設置成0,函數立刻返回。時間單位為系統(tǒng)節(jié)拍時鐘周期,因此宏portTICK_PERIOD_MS可以用來輔助計算真實延時值。如果INCLUDE_vTaskSuspend設置成1,并且指定延時為portMAX_DELAY將引起任務無限阻塞(沒有超時)。
6.3返回值
隊列項入隊成功返回pdTRUE,否則返回errQUEUE_FULL。
6.4用法舉例
struct AMessage { portCHAR ucMessageID; portCHAR ucData[ 20 ]; }xMessage; unsigned portLONG ulVar = 10UL; void vATask( void *pvParameters ) { xQueueHandle xQueue1, xQueue2; struct AMessage *pxMessage; /*創(chuàng)建一個隊列,隊列能包含10個unsigned long類型的值。*/ xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG ) ); /* 創(chuàng)建一個隊列,隊列能包含10個 Amessage結構體指針類型的值。 這樣可以通過傳遞指針變量來包含大量數據。*/ xQueue2 = xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) ); // ... if( xQueue1 != 0 ) { /*1個unsigned long型數據入隊.如果需要等待隊列空間變的有效, 會最多等待10個系統(tǒng)節(jié)拍周期*/ if( xQueueSend( xQueue1, ( void * ) &ulVar, ( portTickType ) 10 ) !=pdPASS ) { /*消息入隊失敗*/ } } if( xQueue2 != 0 ) { /* 發(fā)送一個指向結構體Amessage的對象,如果隊列滿也不等待 */ pxMessage = & xMessage; xQueueSend( xQueue2, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 ); } //... 任務其余代碼. }
7.向隊列投遞隊列項(帶中斷保護)
7.1函數描述
BaseType_t xQueueSendFromISR (QueueHandle_t xQueue, const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSendFromISR()。這個宏是xQueueSend()的中斷保護版本,用于中斷服務程序,等價于xQueueSendToBackFromISR()。
在中斷服務例程中向隊列尾部投遞一個隊列項。
7.2參數描述
xQueue
:隊列句柄。
pvItemToQueue
:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
pxHigherPriorityTaskWoken
:如果入隊導致一個任務解鎖,并且解鎖的任務優(yōu)先級高于當前運行的任務,則該函數將*pxHigherPriorityTaskWoken設置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()設置這個值為pdTRUE,則中斷退出前需要一次上下文切換。
從FreeRTOS V7.3.0起,pxHigherPriorityTaskWoken稱為一個可選參數,并可以設置為NULL。
7.3返回值
列項入隊成功返回pdTRUE,否則返回errQUEUE_FULL。
7.4用法舉例
void vBufferISR( void ) { portCHARcIn; portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken; /* 初始化,沒有喚醒任務*/ xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE; /* 直到緩沖區(qū)為空 */ do { /* 從緩沖區(qū)獲得一個字節(jié)數據 */ cIn = portINPUT_BYTE( RX_REGISTER_ADDRESS ); /* 投遞這個數據 */ xQueueSendFromISR( xRxQueue, &cIn, &xHigherPriorityTaskWoken ); }while( portINPUT_BYTE( BUFFER_COUNT ) ); /* 這里緩沖區(qū)已空,如果需要進行一個上下文切換*/ /*根據不同移植平臺,這個函數也不同*/ portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); }
8.向隊列尾部投遞隊列項
8.1函數描述
BaseType_t xQueueSendToBack(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSend()。這個宏等價于xQueueSend()。
向隊列尾投遞一個隊列項。絕不可以在中斷中調用這個宏,可以使用帶有中斷保護的版本xQueueSendToBackFromISR ()來完成相同功能。
8.2參數描述
同xQueueSend()。
8.3返回值
同xQueueSend()。
8.4用法舉例
同xQueueSend()。
9.向隊列尾部投遞隊列項(帶中斷保護)
9.1函數描述
BaseType_t xQueueSendToBackFromISR (QueueHandle_t xQueue, const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSendFromISR()。這個宏是xQueueSendToBack()的中斷保護版本,用于中斷服務程序,等價于xQueueSendFromISR()。
在中斷服務例程中向隊列尾部投遞一個隊列項。
9.2參數描述
同QueueSendFromISR()。
9.3返回值
同QueueSendFromISR()。
9.4用法舉例
同QueueSendFromISR()。
10.向隊列首部投遞隊列項
10.1函數描述
BaseType_t xQueueSendToFront(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait);
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSend()。
這個宏向隊列首部投遞一個隊列項。絕不可以在中斷服務例程中調用這個宏,可以使用帶有中斷保護的版本xQueueSendToFrontFromISR ()來完成相同功能。
10.2參數描述
xQueue
:隊列句柄。
pvItemToQueue
:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
xTicksToWait
:如果隊列滿,任務等待隊列空閑的最大時間。如果隊列滿并且xTicksToWait被設置成0,函數立刻返回。時間單位為系統(tǒng)節(jié)拍時鐘周期,因此宏portTICK_PERIOD_MS可以用來輔助計算真實延時值。如果INCLUDE_vTaskSuspend設置成1,并且指定延時為portMAX_DELAY將引起任務無限阻塞(沒有超時)。
10.3返回值
隊列項入隊成功返回pdTRUE,否則返回errQUEUE_FULL。
11.向隊列首部投遞隊列項(帶中斷保護)
11.1函數描述
BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR (QueueHandle_t xQueue, const void *pvItemToQueue,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSendFromISR()。這個宏是xQueueSendToFront ()的中斷保護版本,用于中斷服務程序。
11.2參數描述
xQueue
:隊列句柄。
pvItemToQueue
:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
pxHigherPriorityTaskWoken
:如果入隊導致一個任務解鎖,并且解鎖的任務優(yōu)先級高于當前運行的任務,則該函數將*pxHigherPriorityTaskWoken設置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()設置這個值為pdTRUE,則中斷退出前需要一次上下文切換。從FreeRTOS V7.3.0起,pxHigherPriorityTaskWoken稱為一個可選參數,并可以設置為NULL。
11.3返回值
列項入隊成功返回pdTRUE,否則返回errQUEUE_FULL。
12.讀取并移除隊列項
12.1函數描述
BaseType_t xQueueReceive(QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer,TickType_t xTicksToWait);
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericReceive()。
這個宏從隊列中讀取一個隊列項并把該隊列項從隊列中刪除。讀取隊列項是以拷貝的形式完成,而不是以引用的形式,因此必須提供足夠大的緩沖區(qū)以便容納隊列項。參數pvBuffer指向這個緩沖區(qū)。
絕不可以在中斷服務例程中調用這個宏,可以使用使用帶有中斷保護的版本xQueueReceiveFromISR來完成相同功能。
12.2參數描述
pxQueue
:隊列句柄。
pvBuffer
:指向一個緩沖區(qū),用于拷貝接收到的列表項。
xTicksToWait
:要接收的項目隊列為空時,允許任務最大阻塞時間。如果設置該參數為0,則表示即隊列為空也立即返回。阻塞時間的單位是系統(tǒng)節(jié)拍周期,宏portTICK_RATE_MS可輔助計算真實阻塞時間。如果INCLUDE_vTaskSuspend設置成1,并且阻塞時間設置成portMAX_DELAY,將會引起任務無限阻塞(不會有超時)。
12.3返回值
成功接收到列表項返回pdTRUE,否則返回pdFALSE。
12.4用法舉例
struct AMessage { portCHAR ucMessageID; portCHAR ucData[ 20 ]; } xMessage; xQueueHandle xQueue; // 創(chuàng)建一個隊列并投遞一個值 void vATask( void *pvParameters ) { struct AMessage *pxMessage; // 創(chuàng)建一個隊列,隊列能包含10個 Amessage結構體指針類型的值。 // 這樣可以通過傳遞指針變量來包含大量數據。 xQueue =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) ); if( xQueue == 0) { // 創(chuàng)建隊列失敗 } // ... // 向隊列發(fā)送一個指向結構體對象Amessage的指針,如果隊列滿不等待 pxMessage = & xMessage; xQueueSend(xQueue, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 ); // ... 其它代碼 } // 該任務從隊列中接收一個隊列項 voidvADifferentTask( void *pvParameters ) { struct AMessage *pxRxedMessage; if( xQueue != 0) { // 從創(chuàng)建的隊列中接收一個消息,如果消息無效,最多阻塞10個系統(tǒng)節(jié)拍周期 if(xQueueReceive( xQueue, &( pxRxedMessage ), ( portTickType ) 10 ) ) { // 現在pcRxedMessage 指向由vATask任務投遞進來的結構體Amessage變量 } } // ... 其它代碼 }
13讀取并移除隊列項(帶中斷保護)
13.1函數描述
BaseType_t xQueueReceiveFromISR (QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);
從隊列中讀取一個隊列項并把該隊列項從隊列中刪除。功能與xQueueReceive()相同,用于中斷服務函數。
13.2參數描述
pxQueue
:隊列句柄。
pvBuffer
:指向一個緩沖區(qū),用于拷貝接收到的列表項。
pxHigherPriorityTaskWoken
:如果入隊導致一個任務解鎖,并且解鎖的任務優(yōu)先級高于當前運行的任務,則該函數將*pxHigherPriorityTaskWoken設置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()設置這個值為pdTRUE,則中斷退出前需要一次上下文切換。從FreeRTOS V7.3.0起,pxHigherPriorityTaskWoken稱為一個可選參數,并可以設置為NULL。
13.3返回值
成功接收到列表項返回pdTRUE,否則返回pdFALSE。
13.4用法舉例
xQueueHandle xQueue; /* 該函數創(chuàng)建一個隊列并投遞一些值 */ voidvAFunction( void *pvParameters ) { portCHAR cValueToPost; const portTickType xBlockTime = (portTickType )0xff; /*創(chuàng)建一個隊列,可以容納10個portCHAR型變量 */ xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) ); if( xQueue == 0 ) { /* 隊列創(chuàng)建失敗 */ } /*…... */ /* 投遞一些字符,在ISR中使用。如果隊列滿,任務將會阻塞xBlockTime 個系統(tǒng)節(jié)拍周期 */ cValueToPost = 'a'; xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime ); cValueToPost = 'b'; xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime ); /*... 繼續(xù)投遞字符 ... 當隊列滿時,這個任務會阻塞*/ cValueToPost = 'c'; xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime ); } /* ISR:輸出從隊列接收到的所有字符 */ voidvISR_Routine( void ) { portBASE_TYPE xTaskWokenByReceive = pdFALSE; portCHAR cRxedChar; while( xQueueReceiveFromISR( xQueue, ( void *) &cRxedChar, &xTaskWokenByReceive) ) { /* 接收到一個字符串,輸出.*/ vOutputCharacter( cRxedChar ); /* 如果從隊列移除一個字符串后喚醒了向此隊列投遞字符的任務,那么參數xTaskWokenByReceive將會設置成pdTRUE,這個循環(huán)無論重復多少次,僅會 有一個任務被喚醒。*/ } /*這里緩沖區(qū)已空,如果需要進行一個上下文切換根據不同移植平臺,這個函數也不同 */ portYIELD_FROM_ISR(xTaskWokenByReceive); }
14.讀取但不移除隊列項
14.1函數描述
BaseType_t xQueuePeek(QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer, TickType_t xTicksToWait);
其實是一個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericReceive()。
這個宏從隊列中讀取一個隊列項,但不會把該隊列項從隊列中移除。這個宏絕不可以用在中斷服務例程中,可以使用使用帶有中斷保護的版本xQueuePeekFromIS()來完成相同功能。
14.2參數描述
同xQueueReceive()。
14.3返回值
同xQueueReceive()。
14.4用法舉例
同xQueueReceive()。
15.讀取但不移除隊列項(帶中斷保護)
15.1函數描述
BaseType_t xQueuePeekFromISR(QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer,);
功能與xQueuePeek()相同,用于中斷服務程序。
15.2參數描述
pxQueue:隊列句柄。pvBuffer:指向一個緩沖區(qū),用于拷貝接收到的列表項。
15.3返回值
成功接收到列表項返回pdTRUE,否則返回pdFALSE。
16.隊列注冊
16.1函數描述
void vQueueAddToRegistry(QueueHandle_t xQueue, char *pcQueueName,);
為隊列分配名字并進行注冊。
16.2參數描述
xQueue
:隊列句柄
pcQueueName
:分配給隊列的名字。這僅是一個有助于調試的字符串。隊列注冊僅存儲指向隊列名字符串的指針,因此這個字符串必須是靜態(tài)的(全局變量活著存儲在ROM/Flash中),不可以定義到堆棧中。
隊列注冊有兩個目的,這兩個目的都是為了調試RTOS內核:
它允許隊列具有一個相關的文本名字,在GUI調試中可以容易的標識隊列;包含調試器用于定位每一個已經注冊的隊列和信號量時所需的信息。
隊列注冊僅用于調試器。
宏configQUEUE_REGISTRY_SIZE定義了可以注冊的隊列和信號量的最大數量。僅當你想使用可視化調試內核時,才進行隊列和信號量注冊。
16.3用法舉例
void vAFunction( void ) { xQueueHandle xQueue; /*創(chuàng)建一個隊列,可以容納10個char類型數值 */ xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) ); /* 我們想可視化調試,所以注冊它*/ vQueueAddToRegistry( xQueue, "AMeaningfulName" ); }
17.解除注冊
17.1函數描述
void vQueueUnregisterQueue(QueueHandle_t xQueue);
從隊列注冊表中移除指定的隊列。
17.2參數描述
xQueue:隊列句柄
18.查詢隊列是否為空(僅用于中斷服務程序)
18.1函數描述
BaseType_t xQueueIsQueueEmptyFromISR( const QueueHandle_t xQueue );
查詢隊列是否為空。這個函數僅用于ISR。
18.2參數描述
xQueue:隊列句柄
18.3返回值
隊列非空返回pdFALSE,其它值表示隊列為空。
19.查詢隊列是否滿(僅用于中斷服務程序)
19.1函數描述
BaseType_t xQueueIsQueueFullFromISR( const QueueHandle_t xQueue );
查詢隊列是否滿,僅用于ISR。
19.2參數描述
xQueue:隊列句柄
19.3返回值
隊列沒有滿返回pdFALSE,其它值表示隊列滿。
20.向隊列尾部覆蓋式投遞隊列項
20.1函數描述
BaseType_t xQueueOverwrite(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue);
其實是個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSend()。這個宏是xQueueSendToBack()的另一個版本,向隊列尾投遞一個隊列項,如果隊列已滿,則覆蓋之前的隊列項。一般用于只有一個隊列項的隊列中,如果隊列的隊列項超過1個,使用這個宏會觸發(fā)一個斷言(已經正確定義configASSERT()的情況下)。這個宏絕不可以在中斷服務程序中調用,可以使用使用帶有中斷保護的版本xQueueOverwriteFromISR()來完成相同功能。
20.2參數描述
xQueue:隊列句柄。
pvItemToQueue:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
20.3返回值
總是返回pdPASS。
20.4用法舉例
void vFunction( void *pvParameters ) { QueueHandle_t xQueue; unsigned long ulVarToSend, ulValReceived; /*創(chuàng)建隊列,保存一個unsignedlong值。如果一個隊列的隊列項超過1個,強烈建議不要使用xQueueOverwrite(),如果使用xQueueOverwrite()會觸發(fā)一個斷言(已經正確定義configASSERT()的情況下)。*/ xQueue = xQueueCreate( 1, sizeof( unsigned long ) ); /*使用 xQueueOverwrite().向隊列寫入10*/ ulVarToSend = 10; xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend ); /*從隊列讀取值,但是不把這個值從隊列中刪除。*/ ulValReceived = 0; xQueuePeek( xQueue, &ulValReceived, 0 ); if( ulValReceived != 10 ) { /* 處理錯誤*/ } /*到這里隊列仍是滿的。使用xQueueOverwrite()覆寫隊列,寫入值100 */ ulVarToSend = 100; xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend ); /* 從隊列中讀取值*/ xQueueReceive( xQueue, &ulValReceived, 0 ); if( ulValReceived != 100 ) { /*處理錯誤 */ } /* ... */ }
21向隊列尾部覆蓋式投遞隊列項(帶中斷保護)
21.1函數描述
BaseType_t xQueueOverwriteFromISR (QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);
其實是個宏,真正被調用的函數是xQueueGenericSendFromISR()。這個宏的功能與xQueueOverwrite()相同,用在中斷服務程序中。
21.2參數描述
xQueue
:隊列句柄。
pvItemToQueue
:指針,指向要入隊的項目。要保存到隊列中的項目字節(jié)數在隊列創(chuàng)建時就已確定。因此要從指針pvItemToQueue指向的區(qū)域拷貝到隊列存儲區(qū)域的字節(jié)數,也已確定。
pxHigherPriorityTaskWoken
:如果入隊導致一個任務解鎖,并且解鎖的任務優(yōu)先級高于當前運行的任務,則該函數將*pxHigherPriorityTaskWoken設置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()設置這個值為pdTRUE,則中斷退出前需要一次上下文切換。從FreeRTOS V7.3.0起,pxHigherPriorityTaskWoken稱為一個可選參數,并可以設置為NULL。
21.3返回值
總是返回pdPASS。
以上就是FreeRTOS實時操作系統(tǒng)隊列的API函數講解的詳細內容,更多關于FreeRTOS隊列API函數的資料請關注腳本之家其它相關文章!
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