引言

我們?cè)诼銠C(jī)開發(fā)中，每個(gè)函數(shù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信往往采用全局變量。而在嵌入式開發(fā)中。我們?cè)谶M(jìn)行進(jìn)程間通信的時(shí)候，往往采用消息隊(duì)列。對(duì)于操作系統(tǒng)來說，消息隊(duì)列是非常重要的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本文將介紹一下，如何使用消息隊(duì)列進(jìn)行通信。

介紹

消息隊(duì)列概念

隊(duì)列又稱消息隊(duì)列，是一種常用于任務(wù)間通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，隊(duì)列可以在任務(wù)與任務(wù)間、中斷和任務(wù)間傳遞信息，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)接收來自其他任務(wù)或中斷的不固定長(zhǎng)度的消息，任務(wù)能夠從隊(duì)列里面讀取消息，當(dāng)隊(duì)列中的消息是空時(shí)，讀取消息的任務(wù)將被阻塞，用戶還可以指定阻塞的任務(wù)時(shí)間 xTicksToWait，在這段時(shí)間中，如果隊(duì)列為空，該任務(wù)將保持阻塞狀態(tài)以等待隊(duì)列數(shù)據(jù)有效。當(dāng)隊(duì)列中有新消息時(shí)，被阻塞的任務(wù)會(huì)被喚醒并處理新消息；當(dāng)?shù)却臅r(shí)間超過了指定的阻塞時(shí)間，即使隊(duì)列中尚無有效數(shù)據(jù)，任務(wù)也會(huì)自動(dòng)從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài)。消息隊(duì)列是一種異步的通信方式。

在FreeRTOS中的消息隊(duì)列函數(shù)

1. 設(shè)定消息隊(duì)列的格式：osMessageQDef(myQueue, len, size);

• myQueue是消息隊(duì)列的名稱。
• len是消息隊(duì)列的長(zhǎng)度（有幾個(gè)消息）
• size是每個(gè)消息的大小，也就是每個(gè)元素的格式

2. 創(chuàng)建消息：osMessageCreate(osMessageQ(myQueue01), NULL);

   創(chuàng)建消息的函數(shù)，實(shí)際上是調(diào)用了FreeRTOS的osMessageCreate()函數(shù)，只不過HAL庫進(jìn)行了封裝。

3. 向消息隊(duì)列發(fā)送消息

   我們這里來介紹在中斷中發(fā)送消息。使用函數(shù)xQueueSendFromISR(QueueHandle,&Res,time);

   其中：

• QueueHandle：消息隊(duì)列的句柄
• &Res:要發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址
• time：阻塞時(shí)間，就是如果消息隊(duì)列滿的時(shí)候，任務(wù)應(yīng)該阻塞多久

4. 接收消息隊(duì)列中的消息

   xQueueReceive(QueueHandle,&queue_buffer,time);

• QueueHandle：消息隊(duì)列的句柄
• &queue_buffer:接收的消息要存放在的地址
• time：阻塞時(shí)間，就是如果消息隊(duì)列空的時(shí)候，任務(wù)應(yīng)該阻塞多久

5. 查詢消息隊(duì)列中消息的數(shù)量

   uxQueueMessagesWaiting(myQueue01Handle)，可以返回消息隊(duì)列（句柄為myQueue01Handle）中消息的數(shù)量，返回值為整數(shù)。

實(shí)例

需求分析

此樣例我們使用PC充當(dāng)上位機(jī)，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后，在串口中斷函數(shù)中將接收到的PC數(shù)據(jù)發(fā)送在消息隊(duì)列myQueue01Handle中，之后在一個(gè)接收線程中接收這個(gè)消息的內(nèi)容，并通過串口將接受到的消息的大小和內(nèi)容輸出出來。

發(fā)送消息

當(dāng)上位機(jī)PC下發(fā)數(shù)據(jù)后，串口中斷函數(shù)將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送在消息隊(duì)列中。

void USART3_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Res;
if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3,UART_FLAG_RXNE)!=RESET)//檢測(cè)到有單個(gè)字節(jié)的中斷
{
	HAL_UART_Receive(&huart3,&Res,1,0Xffff); 
	xQueueSendFromISR(myQueue01Handle,&Res,0)//發(fā)送消息
}
else if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3,UART_FLAG_IDLE)!=RESET)//空閑中斷（代表這一幀數(shù)據(jù)傳輸完了）
{
	printf(" Receive a frame data.");
	__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3)
}

接收消息

我們創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，此任務(wù)的重要功能就是接收消息隊(duì)列中的消息。我們將接受到的消息的大小和內(nèi)容通過串口發(fā)送出來。沒有消息的時(shí)候，一直實(shí)現(xiàn)LED的閃爍。

void LEDToggleTesk(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LEDToggleTesk */
  BaseType_t xReturn=pdTRUE;//定義一個(gè)創(chuàng)建消息返回值，默認(rèn)為pdTRUE
  UBaseType_t num_queue ;
  uint8_t Res[20];//存放我們接收到的一包數(shù)據(jù)
  uint8_t queue_buffer;
  int i=0;//接收數(shù)組下標(biāo)
  for(;;)
  {
    i=0;
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);
    num_queue=uxQueueMessagesWaiting(myQueue01Handle);//獲取消息隊(duì)列中有多少數(shù)據(jù)
    while(num_queue--)
    {
      xReturn=xQueueReceive(myQueue01Handle,&queue_buffer,0);//將消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)放在queue_buffer中
      if(xReturn)
      Res[i++]=queue_buffer;  
    }
    if(i!=0)
    printf(" count %d,LEDTask Receive %s",i,Res);//輸出接收消息的大小和內(nèi)容
    osDelay(500);
  }
}

現(xiàn)象

PC端發(fā)送123456789，MCU回復(fù)

Receive a frame data

count 8,LEDTask Receive 12345678