FreeRTOS系列第18篇---FreeRTOS队列API函数

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      FreeRTOS为操作队列提供了非常丰富的API函数，包括队列的创建、删除，灵活的入队和出队方式、带中断保护的入队和出队等等。下面就来详细讲述这些API函数。

1.获取队列入队信息数目

1.1函数描述

      UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( QueueHandle_t xQueue );

      返回队列中存储的信息数目。具有中断保护的版本为uxQueueMessagesWaitingFromISR()，原型为：UBaseType_t uxQueueMessagesWaitingFromISR( const QueueHandle_t xQueue )。

1.2参数描述

•  xQueue：队列句柄

2.获取队列的空闲数目

2.1函数描述

      UBaseType_t uxQueueSpacesAvailable( QueueHandle_t xQueue );

      返回队列的空闲数目。

2.2参数描述

•  xQueue：队列句柄

3.删除队列

3.1函数描述

      void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );

      删除队列并释放所有分配给队列的内存。

3.2参数描述

•  xQueue：队列句柄

4.复位队列

4.1函数描述

      BaseType_t xQueueReset( QueueHandle_t xQueue );

      将队列复位到初始状态。

4.2参数描述

•  xQueue：队列句柄

4.3返回值

      FreeRTOSV7.2.0以及以后的版本总是返回pdPASS。

5.创建队列

5.1函数描述

     QueueHandle_t xQueueCreate (UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize);

     创建新队列。为新队列分配指定的存储空间并返回队列句柄。

5.2参数描述

•  usQueueLength：队列项数目
•  uxItemSize：每个队列项大小，单位是字节。队列项通过拷贝入队而不是通过引用入队，因此需要队列项的大小。每个队列项的大小必须相同。

5.3返回值

      成功创建队列返回队列句柄，否自返回0。

5.4用法举例

 struct AMessage
 {
     portCHAR ucMessageID;
     portCHAR ucData[ 20 ];
 };
 void vATask( void*pvParameters )
 {
     xQueueHandle xQueue1, xQueue2;
     // 创建一个队列，队列能包含10个unsigned long类型的值。
     xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG ));
     if( xQueue1 ==0 )
     {
         // 队列创建失败，不可以使用
     }
     // 创建一个队列，队列能包含10个 Amessage结构体指针类型的值。
     // 这样可以通过传递指针变量来包含大量数据。
     xQueue2 =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     if( xQueue2 ==0 )
     {
         // 队列创建失败，不可以使用
     }
     // ... 任务的其它代码.
 }

6.向队列投递队列项

6.1 函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。定义这个宏是为了向后兼容那些不包含函数xQueueSendToFront()和xQueueSendToBack()宏的FreeRTOS版本。它与xQueueSendToBack()等同。

      这个宏向队列尾部投递一个队列项。项目以拷贝的形式入队，而不是引用形式入队。绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，使用带有中断保护的版本xQueueSendFromISR()来完成相同的功能。

6.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。
• xTicksToWait：如果队列满，任务等待队列空闲的最大时间。如果队列满并且xTicksToWait被设置成0，函数立刻返回。时间单位为系统节拍时钟周期，因此宏portTICK_PERIOD_MS可以用来辅助计算真实延时值。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且指定延时为portMAX_DELAY将引起任务无限阻塞（没有超时）。

6.3返回值

      队列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

6.4用法举例

struct AMessage
 {
      portCHAR ucMessageID;
      portCHAR ucData[ 20 ];
 }xMessage;
 unsigned portLONG ulVar = 10UL;
 void vATask( void *pvParameters )
 {
     xQueueHandle xQueue1, xQueue2;
     struct AMessage *pxMessage;
     /*创建一个队列，队列能包含10个unsigned long类型的值。*/
     xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG ) );
     /* 创建一个队列，队列能包含10个 Amessage结构体指针类型的值。
       这样可以通过传递指针变量来包含大量数据。*/
     xQueue2 = xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     // ...
     if( xQueue1 != 0 )
     {
          /*1个unsigned long型数据入队.如果需要等待队列空间变的有效，
         会最多等待10个系统节拍周期*/
          if( xQueueSend( xQueue1, ( void * ) &ulVar, ( portTickType ) 10 ) !=pdPASS )
          {
               /*消息入队失败*/
          }
    }
    if( xQueue2 != 0 )
    {
         /* 发送一个指向结构体Amessage的对象，如果队列满也不等待 */
         pxMessage = & xMessage;
         xQueueSend( xQueue2, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 );
    }
         //... 任务其余代码.
 }

7.向队列投递队列项（带中断保护）

7.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSend()的中断保护版本，用于中断服务程序，等价于xQueueSendToBackFromISR()。

    在中断服务例程中向队列尾部投递一个队列项。

7.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。
• pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

7.3返回值

      列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

7.4用法举例

void vBufferISR( void )
{
    portCHARcIn;
    portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken;
 
    /* 初始化，没有唤醒任务*/
    xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
 
    /* 直到缓冲区为空 */
    do
    {
        /* 从缓冲区获得一个字节数据 */
        cIn = portINPUT_BYTE( RX_REGISTER_ADDRESS );                                                      
 
        /* 投递这个数据 */
        xQueueSendFromISR( xRxQueue, &cIn, &xHigherPriorityTaskWoken );
    }while( portINPUT_BYTE( BUFFER_COUNT ) );
 
    /* 这里缓冲区已空，如果需要进行一个上下文切换*/
    /*根据不同移植平台，这个函数也不同*/
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}

8.向队列尾部投递队列项

8.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。这个宏等价于xQueueSend()。

      向队列尾投递一个队列项。绝不可以在中断中调用这个宏，可以使用带有中断保护的版本xQueueSendToBackFromISR ()来完成相同功能。

8.2参数描述

      同xQueueSend()。

8.3返回值

      同xQueueSend()。

8.4用法举例

      同xQueueSend()。

9.向队列尾部投递队列项（带中断保护）

9.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSendToBack()的中断保护版本，用于中断服务程序，等价于xQueueSendFromISR()。

    在中断服务例程中向队列尾部投递一个队列项。

9.2参数描述

      同QueueSendFromISR()。

9.3返回值

      同QueueSendFromISR()。

9.4用法举例

      同QueueSendFromISR()。

10.向队列首部投递队列项

10.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。

      这个宏向队列首部投递一个队列项。绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，可以使用带有中断保护的版本xQueueSendToFrontFromISR ()来完成相同功能。

10.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。
• xTicksToWait：如果队列满，任务等待队列空闲的最大时间。如果队列满并且xTicksToWait被设置成0，函数立刻返回。时间单位为系统节拍时钟周期，因此宏portTICK_PERIOD_MS可以用来辅助计算真实延时值。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且指定延时为portMAX_DELAY将引起任务无限阻塞（没有超时）。

10.3返回值

      队列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

11.向队列首部投递队列项（带中断保护）

11.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSendToFront ()的中断保护版本，用于中断服务程序。

11.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。
• pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

11.3返回值

      列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

12.读取并移除队列项

12.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericReceive()。

      这个宏从队列中读取一个队列项并把该队列项从队列中删除。读取队列项是以拷贝的形式完成，而不是以引用的形式，因此必须提供足够大的缓冲区以便容纳队列项。参数pvBuffer指向这个缓冲区。

      绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，可以使用使用带有中断保护的版本xQueueReceiveFromISR来完成相同功能。

12.2参数描述

• pxQueue：队列句柄。
• pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。
• xTicksToWait：要接收的项目队列为空时，允许任务最大阻塞时间。如果设置该参数为0，则表示即队列为空也立即返回。阻塞时间的单位是系统节拍周期，宏portTICK_RATE_MS可辅助计算真实阻塞时间。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且阻塞时间设置成portMAX_DELAY，将会引起任务无限阻塞（不会有超时）。

12.3返回值

      成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

12.4用法举例

struct AMessage
{
    portCHAR ucMessageID;
    portCHAR ucData[ 20 ];
} xMessage;
 
xQueueHandle xQueue;
 
// 创建一个队列并投递一个值
void vATask( void *pvParameters )
{
     struct AMessage *pxMessage;
 
     // 创建一个队列，队列能包含10个 Amessage结构体指针类型的值。
     // 这样可以通过传递指针变量来包含大量数据。
     xQueue =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     if( xQueue == 0)
     {
          // 创建队列失败
    }
    // ...
    // 向队列发送一个指向结构体对象Amessage的指针，如果队列满不等待
    pxMessage = & xMessage;
    xQueueSend(xQueue, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 );
    // ... 其它代码
}
 
// 该任务从队列中接收一个队列项
voidvADifferentTask( void *pvParameters )
{
    struct AMessage *pxRxedMessage;
 
    if( xQueue != 0)
    {
        // 从创建的队列中接收一个消息，如果消息无效，最多阻塞10个系统节拍周期
        if(xQueueReceive( xQueue, &( pxRxedMessage ), ( portTickType ) 10 ) )
        {
            // 现在pcRxedMessage 指向由vATask任务投递进来的结构体Amessage变量
        }
    }
   // ... 其它代码
 }

13读取并移除队列项（带中断保护）

13.1函数描述

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

      从队列中读取一个队列项并把该队列项从队列中删除。功能与xQueueReceive()相同，用于中断服务函数。

13.2参数描述

• pxQueue：队列句柄。
• pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。
• pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

13.3返回值

      成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

13.4用法举例

xQueueHandle xQueue;
 
/* 该函数创建一个队列并投递一些值 */
voidvAFunction( void *pvParameters )
{
     portCHAR cValueToPost;
     const portTickType xBlockTime = (portTickType )0xff;
 
     /*创建一个队列，可以容纳10个portCHAR型变量 */
     xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) );
     if( xQueue == 0 )
     {
          /* 队列创建失败 */
     }
    /*…... */
    /* 投递一些字符，在ISR中使用。如果队列满，任务将会阻塞xBlockTime 个系统节拍周期 */
    cValueToPost = ‘a‘;
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
    cValueToPost = ‘b‘;
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
    /*... 继续投递字符 ... 当队列满时，这个任务会阻塞*/
    cValueToPost = ‘c‘;
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
}
 
/* ISR：输出从队列接收到的所有字符 */
voidvISR_Routine( void )
{
     portBASE_TYPE xTaskWokenByReceive = pdFALSE;
     portCHAR cRxedChar;
 
     while( xQueueReceiveFromISR( xQueue, ( void *) &cRxedChar, &xTaskWokenByReceive) )
    {
       /* 接收到一个字符串，输出.*/
       vOutputCharacter( cRxedChar );
       /* 如果从队列移除一个字符串后唤醒了向此队列投递字符的任务，那么参数xTaskWokenByReceive将会设置成pdTRUE，这个循环无论重复多少次，仅会
          有一个任务被唤醒。*/
    }
    /*这里缓冲区已空，如果需要进行一个上下文切换根据不同移植平台，这个函数也不同 */
    portYIELD_FROM_ISR(xTaskWokenByReceive);
}

14.读取但不移除队列项

14.1函数描述

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

      其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericReceive()。

      这个宏从队列中读取一个队列项，但不会把该队列项从队列中移除。这个宏绝不可以用在中断服务例程中，可以使用使用带有中断保护的版本xQueuePeekFromIS()来完成相同功能。

14.2参数描述

      同xQueueReceive()。

14.3返回值

      同xQueueReceive()。

14.4用法举例

      同xQueueReceive()。

15.读取但不移除队列项（带中断保护）

15.1函数描述

      BaseType_t xQueuePeekFromISR(QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer,);

      功能与xQueuePeek()相同，用于中断服务程序。

15.2参数描述

• pxQueue：队列句柄。
• pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。

15.3返回值

      成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

16.队列注册

16.1函数描述

      void vQueueAddToRegistry(QueueHandle_t xQueue, char *pcQueueName,);

      为队列分配名字并进行注册。

16.2参数描述

• l  xQueue：队列句柄
• l  pcQueueName：分配给队列的名字。这仅是一个有助于调试的字符串。队列注册仅存储指向队列名字符串的指针，因此这个字符串必须是静态的（全局变量活着存储在ROM/Flash中），不可以定义到堆栈中。

      队列注册有两个目的，这两个目的都是为了调试RTOS内核：

1. 它允许队列具有一个相关的文本名字，在GUI调试中可以容易的标识队列；
2. 包含调试器用于定位每一个已经注册的队列和信号量时所需的信息。

       队列注册仅用于调试器。

       宏configQUEUE_REGISTRY_SIZE定义了可以注册的队列和信号量的最大数量。仅当你想使用可视化调试内核时，才进行队列和信号量注册。

16.3用法举例

void vAFunction( void )
{
    xQueueHandle xQueue;
 
   /*创建一个队列，可以容纳10个char类型数值 */
   xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) );
 
   /* 我们想可视化调试，所以注册它*/
   vQueueAddToRegistry( xQueue, "AMeaningfulName" );
}

17.解除注册

17.1函数描述

      void vQueueUnregisterQueue(QueueHandle_t xQueue);

      从队列注册表中移除指定的队列。

17.2参数描述

• xQueue：队列句柄

18.查询队列是否为空（仅用于中断服务程序）

18.1函数描述

      BaseType_t xQueueIsQueueEmptyFromISR( const QueueHandle_t xQueue );

      查询队列是否为空。这个函数仅用于ISR。

18.2参数描述

• xQueue：队列句柄

18.3返回值

      队列非空返回pdFALSE，其它值表示队列为空。

19.查询队列是否满（仅用于中断服务程序）

19.1函数描述

      BaseType_t xQueueIsQueueFullFromISR( const QueueHandle_t xQueue );

      查询队列是否满，仅用于ISR。

19.2参数描述

• xQueue：队列句柄

19.3返回值

      队列没有满返回pdFALSE，其它值表示队列满。

20.向队列尾部覆盖式投递队列项

20.1函数描述

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

      其实是个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。这个宏是xQueueSendToBack()的另一个版本，向队列尾投递一个队列项，如果队列已满，则覆盖之前的队列项。一般用于只有一个队列项的队列中，如果队列的队列项超过1个，使用这个宏会触发一个断言（已经正确定义configASSERT()的情况下）。这个宏绝不可以在中断服务程序中调用，可以使用使用带有中断保护的版本xQueueOverwriteFromISR()来完成相同功能。

20.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

20.3返回值

      总是返回pdPASS。

20.4用法举例

void vFunction( void *pvParameters )
{
    QueueHandle_t xQueue;
    unsigned long ulVarToSend, ulValReceived;
 
    /*创建队列，保存一个unsignedlong值。如果一个队列的队列项超过1个，强烈建议不要使用xQueueOverwrite()，如果使用xQueueOverwrite()会触发一个断言（已经正确定义configASSERT()的情况下）。*/
    xQueue = xQueueCreate( 1, sizeof( unsigned long ) );
 
    /*使用 xQueueOverwrite().向队列写入10*/
    ulVarToSend = 10;
    xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend );
 
    /*从队列读取值，但是不把这个值从队列中删除。*/
    ulValReceived = 0;
    xQueuePeek( xQueue, &ulValReceived, 0 );
 
    if( ulValReceived != 10 )
     {
          /* 处理错误*/
     }
 
     /*到这里队列仍是满的。使用xQueueOverwrite()覆写队列，写入值100 */
     ulVarToSend = 100;
     xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend );
 
     /* 从队列中读取值*/
     xQueueReceive( xQueue, &ulValReceived, 0 );
 
     if( ulValReceived != 100 )
     {
          /*处理错误 */
     }
 
      /* ... */
}

21向队列尾部覆盖式投递队列项（带中断保护）

21.1函数描述

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

      其实是个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏的功能与xQueueOverwrite()相同，用在中断服务程序中。

21.2参数描述

• xQueue：队列句柄。
• pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。
• pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

21.3返回值

      总是返回pdPASS。

FreeRTOS系列第18篇---FreeRTOS队列API函数

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