FreeRTOS学习笔记——任务间使用队列同步数据
1.前言
在嵌入式操作系统中队列是任务间数据交换的常用手段，队列是生产者消费者模型的重要组成部分。FreeRTOS的队列简单易用，下面结合一个具体例子说明FreeRTOS中的队列如何使用。
2.参考代码
参考代码中存在两个任务，任务A和任务B。任务A扮演生产者的角色，任务A不断地向队列中填充内容，填充的内容为一个int16_t类型的变量，填充完之后该变量累加；任务B扮演消费者的角色，任务B不断的从队列中提取内容，并通过串口打印。
/* Standard includes. */
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
/* Scheduler includes. */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
/* Library includes. */
#include "stm32f10x.h"
#define LED0_ON() GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
#define LED0_OFF() GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
/* 队列句柄 */
xQueueHandle MsgQueue;
static void prvSetupHardware( void );
void TaskA( void *pvParameters );
void TaskB( void *pvParameters );
void LedInit(void);
void UART1Init( void );
int main( void )
{
/* 初始化硬件平台 */
prvSetupHardware();
/* 建立队列 */
MsgQueue = xQueueCreate( 5 , sizeof( int16_t ) );
/* 建立任务 */
xTaskCreate( TaskA, ( signed portCHAR * ) "TaskA", configMINIMAL_STACK_SIZE,
NULL, tskIDLE_PRIORITY+3, NULL );
xTaskCreate( TaskB, ( signed portCHAR * ) "TaskB", configMINIMAL_STACK_SIZE,
NULL, tskIDLE_PRIORITY+4, NULL );
/* 启动OS */
vTaskStartScheduler();
return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------*/
void TaskA( void *pvParameters )
{
int16_t SendNum = 1;
for( ;; )
{
vTaskDelay( 2000/portTICK_RATE_MS );
/* 向队列中填充内容 */
xQueueSend( MsgQueue, ( void* )&SendNum, 0 );
SendNum++;
}
}
void TaskB( void *pvParameters )
{
int16_t ReceiveNum = 0;
for( ;; )
{
/* 从队列中获取内容 */
if( xQueueReceive( MsgQueue, &ReceiveNum, 100/portTICK_RATE_MS ) == pdPASS)
{
printf("ReceiveNum:%d\r\n",ReceiveNum);
}
}
}
static void prvSetupHardware( void )
{
LedInit();
UART1Init();
}
void LedInit( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
/*LED0 @ GPIOB.5*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
}
void UART1Init( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
/* 第1步：打开GPIO和USART时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
/* 第2步：将USART1 Tx@PA9的GPIO配置为推挽复用模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* 第3步：将USART1 Rx@PA10的GPIO配置为浮空输入模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* 第4步：配置USART1参数 */
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
/* 第5步：使能 USART1， 配置完毕 */
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
/* 写一个字节到USART1 */
USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
/* 等待发送结束 */
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
{}
return ch;
}
程序运行结果
3.若干说明
xQueueHandle MsgQueue;
声明一个队列句柄，队列句柄可以理解成一个队列的标记，不同的队列具有不同的标记
MsgQueue = xQueueCreate( 5 , sizeof( int16_t ) );
创建队列，即在内容中开辟固定大小的区域。FreeRTOS中需指定队列的深度和每个元素的字节长度，如果队列的深度为1那么便和uCOS的消息邮箱用法相似。
xQueueSend( MsgQueue, ( void* )&SendNum, 0 );
向队列中填充内容，第二参数需要取出地址并进行类型转换，第三个参数设置等待时间，在队列满的情况下再往队列中填充内容的话便会阻塞任务，直到等待时间溢出；若此处填充的内容为0的话，则立即返回插入队列结果（成功或失败）
xQueueReceive( MsgQueue, &ReceiveNum, 100/portTICK_RATE_MS )
从队列中取出内容，第二个参数需要取出地址，第三个参数为等待最大时间，若在等待的时间内队列中没有数据则返回阻塞任务。
4.总结
FreeRTOS的队列简单易用，虽然和uCOS的实现细节存在差别但是使用的方法相同，在嵌入式操作系统的学习中主要是掌握队列的使用方法和场景，做到触类旁通。