（学习日记）2024.04.01：UCOSIII第二十九节：消息队列实验（待续）

写在前面：
由于时间的不足与学习的碎片化，写博客变得有些奢侈。
但是对于记录学习（忘了以后能快速复习）的渴望一天天变得强烈。
既然如此
不如以天为单位，以时间为顺序，仅仅将博客当做一个知识学习的目录，记录笔者认为最通俗、最有帮助的资料，并尽量总结几句话指明本质，以便于日后搜索起来更加容易。


标题的结构如下：“类型”：“知识点”——“简短的解释”
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2024.04.01：UCOSIII第二十八节：消息队列实验

  • 四十三、UCOSIII：消息队列实验
    • 1、消息队列使用注意事项
    • 2、消息队列实验
    • 3、消息队列实验现象
    • 4、常见错误
      • 1. Default Compiler Version 5
      • 2. core_cm3.h(1213): error: unknown type name 'inline'
      • 3. 程序正常运行无报错，烧录到板子上无反应

四十三、UCOSIII：消息队列实验

1、消息队列使用注意事项

在使用μC/OS提供的消息队列函数的时候，需要了解以下几点：

  1. 使用OSQPend()、OSQPost()等这些函数之前应先创建需消息队列， 并根据队列句柄（队列控制块）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μC/OS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. 无论是发送或者是接收消息都是以 数据引用的方式进行。

  4. 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。

  5. 消息的传递实际上只是传递传送内容的指针和传送内容的字节大小。这在使用消息队列的时候就要注意了， 获取消息之前不能释放存储在消息中的指针内容，比如中断定义了一个局部变量，然后将其地址放在消息中进行传递， 中断退出之前消息并没有被其他任务获取，退出中断的时候 CPU已经释放了中断中的这个局部变量，后面任务获取这个地址的内容就会出错。 所以一定要保证在获取内容地址之前不能释放内容这个内存单元。有三种方式可以避免这种情况：

  • 将变量定义为静态变量，即在其前面加上 static，这样内存单元就不会被释放。
  • 将变量定义为全局变量。
  • 将要传递的内容当做指针传递过去。比如地址 0x12345678存放一个变量的值为 5， 常规是把0x12345678这个地址传递给接收消息的任务， 任务接收到这个消息后，取出这个地址的内容 5。
    但是如果我们把 5 当做“地址”传递给任务， 最后接收消息的任务直接拿着这个“地址”当做内容去处理即可。不过这种方法不能传递结构体等比较复杂的数据结构， 因为消息中存放地址的变量内存大小是有限的（一个指针大小）。

2、消息队列实验

消息队列实验是在μC/OS中创建了两个任务AppTaskPost()和 AppTaskPend()。

  • 任务 AppTaskPost() 用于发送消息。
  • 任务 AppTaskPend()用于接收消息。

两个任务独立运行，并把接收到的消息通过串口调试助手打印出来。

#include <includes.h>/**************************************************************************LOCAL DEFINES
**************************************************************************/
OS_Q queue;                             //声明消息队列/**************************************************************************TCB
************************************************************************/static  OS_TCB   AppTaskStartTCB;      //任务控制块
static  OS_TCB   AppTaskPostTCB;
static  OS_TCB   AppTaskPendTCB;/*************************************************************************STACKS
************************************************************************/static  CPU_STK  AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE];       //任务栈
static  CPU_STK  AppTaskPostStk [ APP_TASK_POST_STK_SIZE ];
static  CPU_STK  AppTaskPendStk [ APP_TASK_PEND_STK_SIZE ];/*************************************************************************FUNCTION PROTOTYPES
*************************************************************************/static  void  AppTaskStart  (void *p_arg);               //任务函数声明
static  void  AppTaskPost   ( void * p_arg );
static  void  AppTaskPend   ( void * p_arg );/*
***********************************************************************
*                                                main()
*
* Description : This is the standard entry point for C code.  It is assumed that
*    your code will call main() once you have performed all necessary
*   initialization.
* Arguments   : none
*
* Returns     : none
**************************************************************************/int  main (void)
{OS_ERR  err;OSInit(&err);                                     //初始化 μC/OS-III/* 创建起始任务 */OSTaskCreate((OS_TCB     *)&AppTaskStartTCB,       //任务控制块地址(CPU_CHAR   *)"App Task Start",             //任务名称(OS_TASK_PTR ) AppTaskStart,                  //任务函数(void       *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参(OS_PRIO     ) APP_TASK_START_PRIO,         //任务的优先级(CPU_STK    *)&AppTaskStartStk[0],//任务栈的基地址(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE / 10,//任务栈空间剩下1/10时限制其增长(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE,//任务栈空间（单位：sizeof(CPU_STK)）(OS_MSG_QTY  ) 5u,//任务可接收的最大消息数(OS_TICK     ) 0u,//任务的时间片节拍数（0表默认值OSCfg_TickRate_Hz/10）(void       *) 0,//任务扩展（0表不扩展）(OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),(OS_ERR     *)&err);  //返回错误类型OSStart(&err);//启动多任务管理（交由μC/OS-III控制）}/*************************************************************************
*                         STARTUP TASK
*
* Description : This is an example of a startup task.  As mentioned in
* the book's text, you MUST initialize the ticker only once mu
*           ltitasking has started.
* Arguments   : p_arg   is the argument passed to 'AppTaskStart()' by
*           'OSTaskCreate()'.
* Returns     : none
*
* Notes       : 1) The first line of code is used to prevent a compilerwarning because 'p_arg' is not
*                  used.  The compiler should not generate any code for
this statement.
***********************************************************
*/static  void  AppTaskStart (void *p_arg)
{CPU_INT32U  cpu_clk_freq;CPU_INT32U  cnts;OS_ERR      err;(void)p_arg;BSP_Init();                                    //板级初始化CPU_Init();//初始化 CPU组件（时间戳、关中断时间测量和主机名）cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();//获取 CPU内核时钟频率（SysTick 工作时钟）cnts = cpu_clk_freq / (CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;//根据用户设定的时钟节拍频率计算 SysTick 定时器的计数值OS_CPU_SysTickInit(cnts);//调用 SysTick初始化函数，设置定时器计数值和启动定时器Mem_Init();//初始化内存管理组件（堆内存池和内存池表）#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u//如果启用（默认启用）了统计任务OSStatTaskCPUUsageInit(&err);//计算没有应用任务（只有空闲任务）运行时 CPU的（最大）#endif//容量（决定 OS_Stat_IdleCtrMax的值，为后面计算 CPU使用率使用）。CPU_IntDisMeasMaxCurReset();//复位（清零）当前最大关中断时间/* 创建消息队列 queue */OSQCreate ((OS_Q         *)&queue,            //指向消息队列的指针(CPU_CHAR     *)"Queue For Test",  //队列的名字(OS_MSG_QTY    )20,                //最多可存放消息的数目(OS_ERR       *)&err);             //返回错误类型/* 创建 AppTaskPost 任务 */OSTaskCreate((OS_TCB     *)&AppTaskPostTCB,           //任务控制块地址(CPU_CHAR   *)"App Task Post",           //任务名称(OS_TASK_PTR ) AppTaskPost,             //任务函数(void       *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参(OS_PRIO     ) APP_TASK_POST_PRIO,  //任务的优先级(CPU_STK    *)&AppTaskPostStk[0],//任务栈的基地址(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE / 10,//任务栈空间剩下1/10时限制其增长(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_POST_STK_SIZE,//任务栈空间（单位：sizeof(CPU_STK)）(OS_MSG_QTY  ) 5u,//任务可接收的最大消息数(OS_TICK     ) 0u,//任务的时间片节拍数（0表默认值OSCfg_TickRate_Hz/10）(void       *) 0,//任务扩展（0表不扩展）(OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),(OS_ERR     *)&err);                   //返回错误类型/* 创建 AppTaskPend 任务 */OSTaskCreate((OS_TCB     *)&AppTaskPendTCB,           //任务控制块地址(CPU_CHAR   *)"App Task Pend",               //任务名称(OS_TASK_PTR ) AppTaskPend,                //任务函数(void       *) 0,//传递给任务函数（形参p_arg）的实参(OS_PRIO     ) APP_TASK_PEND_PRIO,//任务的优先级(CPU_STK    *)&AppTaskPendStk[0],//任务栈的基地址(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE / 10,//任务栈空间剩下1/10时限制其增长(CPU_STK_SIZE) APP_TASK_PEND_STK_SIZE,//任务栈空间（单位：sizeof(CPU_STK)）(OS_MSG_QTY  ) 5u,//任务可接收的最大消息数(OS_TICK     ) 0u,//任务的时间片节拍数（0表默认值OSCfg_TickRate_Hz/10）(void       *) 0,//任务扩展（0表不扩展）(OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),(OS_ERR     *)&err);                     //返回错误类型OSTaskDel ( & AppTaskStartTCB, & err );//删除起始任务本身，该任务不再运行}/************************************************************************POST TASK
***********************************************************************/
static  void  AppTaskPost ( void * p_arg )
{OS_ERR      err;(void)p_arg;while (DEF_TRUE)                            //任务体{/* 发布消息到消息队列 queue */OSQPost ((OS_Q        *)&queue,          //消息变量指针(void        *)"Fire μC/OS-III",//要发送的数据的指针，将内存块首地址通过队列“发送出去”(OS_MSG_SIZE  )sizeof ( "Fire μC/OS-III" ),//数据字节大小(OS_OPT       )OS_OPT_POST_FIFO | OS_OPT_POST_ALL,//先进先出和发布给全部任务的形式(OS_ERR      *)&err);               //返回错误类型OSTimeDlyHMSM ( 0, 0, 0, 500, OS_OPT_TIME_DLY, & err );}
}/*************************************************************************PEND TASK
*************************************************************************/
static  void  AppTaskPend ( void * p_arg )
{OS_ERR      err;OS_MSG_SIZE msg_size;CPU_SR_ALLOC(); //使用到临界段（在关/开中断时）时必须用到该宏，该宏声明和//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。char * pMsg;(void)p_arg;while (DEF_TRUE)                                         //任务体{/* 请求消息队列 queue 的消息 */pMsg = OSQPend ((OS_Q         *)&queue,          //消息变量指针(OS_TICK       )0,               //等待时长为无限(OS_OPT        )OS_OPT_PEND_BLOCKING,//如果没有获取到信号量就等待(OS_MSG_SIZE  *)&msg_size,     //获取消息的字节大小(CPU_TS       *)0,         //获取任务发送时的时间戳(OS_ERR       *)&err);         //返回错误if ( err == OS_ERR_NONE )                       //如果接收成功{OS_CRITICAL_ENTER();                      //进入临界段printf ( "\r\n接收消息的长度：%d字节，内容：%s\r\n", msg_size, pMsg );OS_CRITICAL_EXIT();}}
}

3、消息队列实验现象

将程序编译好，用USB线连接计算机和开发板的USB接口（对应丝印为USB转串口）， 用DAP仿真器把配套程序下载到野火STM32开发板。
在计算机上打开串口调试助手，然后复位开发板就可以在调试助手中看到串口的打印信息，具体如下
在这里插入图片描述

4、常见错误

1. Default Compiler Version 5

*** Target 'Fire_uCOS' uses ARM-Compiler 'Default Compiler Version 5' which is not available.

此错误是ARM编译器缺失导致的，解决办法是换成已安装的编译器
在这里插入图片描述

2. core_cm3.h(1213): error: unknown type name ‘inline’

错误是找不到 inline变量或函数，这个inline是在core_cm3.h里第1213行用到的
解决办法是把包含 inline的文件加入到工程里

inline可以是别的值，core_cm3.h也可以是别的文件
这些都是可以更改的

3. 程序正常运行无报错，烧录到板子上无反应

可能是库的问题，试试改成Micro Lib
在这里插入图片描述

Micro Lib是一个针对用C编写的基于ARM的嵌入式应用程序的高度优化的库。
与包含在ARM编译器工具链中的标准C库相比，MicroLib提供了许多嵌入式系统所需的代码大小的显著优势。

下图对使用标准库和使用微库代码大小进行了对比
在这里插入图片描述

MicroLib和标准C库之间的主要区别是:

1、MicroLib是专为深度嵌入式应用程序而设计的。

2、MicroLib经过优化，比使用ARM标准库使用更少的代码和数据内存。

3、MicroLib被设计成在没有操作系统的情况下工作，但是这并不妨碍它与任何操作系统或RTOS一起使用，如Keil RTX。

4、MicroLib不包含文件I/O或宽字符支持。

5、由于MicroLib已经优化到最小化代码大小，一些函数将比ARM编译工具中可用的标准C库例程执行得更慢。

6、MicroLib和ARM标准库都包含在Keil MDK-ARM中。

参考链接：keil勾选Use MicroLIB 的作用

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