FreeRTOS消息队列

消息队列介绍

消息队列可以看作是一个先进先出（FIFO）的数据缓冲区，用于存储和传递消息。消息可以是任意类型的数据，如整数、结构体等。发送者将消息放入队列的尾部，接收者从队列的头部取出消息。这种方式保证了消息的顺序性，即先发送的消息会先被接收。

为什么不使用全局变量

多个任务可能同时访问和修改全局变量，这会导致数据竞争问题。例如，一个任务正在读取全局变量的值，而另一个任务同时在修改这个值，就可能会读取到不一致的数据。
为了保证全局变量的安全访问，需要使用互斥锁等同步机制。但如果使用不当，容易出现死锁等问题，增加了编程的复杂度。

消息队列的使用

创建队列

动态创建

函数原型

QueueHandle_t xQueueCreate(UBaseType_t uxQueueLength,UBaseType_t uxItemSize);

关键词

xQueueCreate

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UBaseType_t uxQueueLength：设置消息队列长度；
UBaseType_t uxItemSize：设置消息队列中单个消息的大小；

静态创建

函数原型

QueueHandle_t xQueueCreateStatic(UBaseType_t uxQueueLength,UBaseType_t uxItemSize,uint8_t *pucQueueStorage,StaticQueue_t *pxQueueBuffer);

关键词

xQueueCreateStatic

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UBaseType_t uxQueueLength：设置消息队列长度；
UBaseType_t uxItemSize：设置单个消息大小；
uint8_t *pucQueueStorage：传递单个消息的存储结构；
StaticQueue_t *pxQueueBuffer：传递自定义的消息队列；

队列复位

函数原型

BaseType_t xQueueReset(QueueHandle_t pxQueue);

关键词

xQueueReset
将队列恢复为初始状态。

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QueueHandle_t pxQueue：队列句柄

删除队列

函数原型

void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );

关键词

vQueueDelete
只能删除使用动态方法创建的队列，会释放内存。

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QueueHandle_t xQueue：队列句柄

写队列

队尾写入

函数原型

BaseType_t xQueueSend( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xQueueSendToBack( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );

关键词

xQueueSend
xQueueSendToBack
队满会无法写入,一般使用第一个

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QueueHandle_t xQueue：队列句柄；
const void * pvItemToQueue：需要发送到消息队列中的数据；注意为指针
TickType_t xTicksToWait：设置阻塞超时时间，单位为tick。设置成0,可直接返回;设置成portMAX_DELAY,会一直阻塞，直到成功写入数据。

队头写入

函数原型

BaseType_t xQueueSendToFront( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );

关键词

xQueueSendToFront

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QueueHandle_t xQueue：队列句柄；
const void * pvItemToQueue：需要发送到消息队列中的数据；注意为指针
TickType_t xTicksToWait：设置阻塞超时时间，单位为tick。设置成0,可直接返回;设置成portMAX_DELAY,会一直阻塞，直到成功写入数据。

中断写入

函数原型

BaseType_t xQueueSendFromISR( QueueHandle_t xQueue, const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

关键词

xQueueSendFromISR
在中断服务程序里将数据发送到消息队列的操作。

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QueueHandle_t xQueue：传递消息队列的控制权柄；
const void *pvItemToQueue：传递需要发送的消息；注意为指针
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken：若消息入队列时产生一个更高优先级的任务，那么改参数就会被设置成pdTRUE，系统在中断函数结束前会切换任务，去执行更高优先级的任务。（可选）

覆盖队列

函数原型

BaseType_t xQueueOverwrite( QueueHandle_t xQueue, const void *pvItemToQueue, );

关键词

xQueueOverwrite

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QueueHandle_t xQueue：传递消息队列的控制权柄；
const void *pvItemToQueue：传递需要发送的消息；注意为指针

只有队列长度为1时才可使用。

读队列

普通读取

函数原型

BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait );

关键词

xQueueReceive
从队头读取，会删除队列中被读取的元素。成功读取会返回pdTRUE，否则返回pdFALSE

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QueueHandle_t xQueue：队列权柄；
void * const pvBuffer：指向存储消息队列数据的存储空间；注意为指针
TickType_t xTicksToWait：消息队列接收函数的最大阻塞时间。设置成0,可直接返回;设置成portMAX_DELAY,会一直阻塞，直到成功读取数据。

中断读取

函数原型

BaseType_t xQueueReceiveFromISR( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, BaseType_t * const pxHigherPriorityTaskWoken );

关键词

xQueueReceiveFromISR
在中断服务程序里读取消息队列的操作。

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QueueHandle_t xQueue：队列权柄；
void * const pvBuffer：指向存储消息队列数据的存储空间；注意为指针
BaseType_t * const pxHigherPriorityTaskWoken：任务在往队列发送信息时，如果队列满，则任务将阻塞在该队列上，
若xQueueReceiveFromISR()函数碰到一个任务，则*pxHigherPriorityTaskWoken=pdTRUE；否则，其值为NULL。

窥探队列

函数原型

BaseType_t xQueuePeek( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait );

关键词

xQueuePeek

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QueueHandle_t xQueue：队列权柄；
void * const pvBuffer：指向存储消息队列数据的存储空间；注意为指针
TickType_t xTicksToWait：消息队列窥探函数的最大阻塞时间。设置成0,可直接返回;设置成portMAX_DELAY,会一直阻塞，直到成功窥探数据。

读取的特殊情况，只访问队列中数据，不删除。

其余函数

查询队列

查询可用数据个数

UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting(const QueueHandle_t xQueue);

查询可用空间个数

UBaseType_t uxQueueSpaceAvailable(const QueueHandle_t xQueue);

中断

关键词+FromISR

可用

写队列（队尾、队头、覆盖）、读队列（普通、窥探）。