第20章 FreeRTOS消息队列
本章节为大家讲解FreeRTOS的一个重要的通信 机制----消息队列，初学者要熟练掌握，因为消息队列在实际项目中应用较多。 本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32 F103和Cortex-M4内核的STM32F407以及F429。 20.1 消息队列 20.2 消息队列API函数 20.3 实验例程说明（任务间通信） 20.4 实验例程说明（中断方式通信） 20.5 总结 20.1 消息队列 20.1.1 消息队列的概念及其作用 消息队列就是通过RTOS内核提供的服务，任务或中断服务子程序可以将一个消息（注意，FreeRTOS消息队列传递的是实际数据，并不是数据地址，RTX，uCOS-II和uCOS-III是传递的地址 ）放入到队列。同样，一个或者多个任务可以通过RTOS内核服务从队列中得到消息。通常，先进入消息队列的消息先传给任务，也就是说，任务先得到的是最先进入到消息队列的消息，即先进先出的原则（FIFO），FreeRTOS的消息队列支持FIFO和LIFO两种数据存取方式。 也许有不理解的初学者会问采用消息队列多麻烦，搞个全局数组不是更简单，其实不然。在裸机编程时，使用全局数组的确比较方便，但是在加上RTOS后就是另一种情况了。相比消息队列，使用全局数组主要有如下四个问题： 1、使用消息队列可以让 RTOS 内核有效地管理任务，而全局数组是无法做到的，任务的超时等机制需要用户自己去实现。 2、使用了全局数组就要防止多任务的访问冲突，而使用消息队列则处理好了这个问题，用户无需担心。 3、使用消息队列可以有效地解决中断服务程序与任务之间消息传递的问题。 4、FIFO 机制更有利于数据的处理。
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20.1.2 FreeRTOS任务间消息队列的实现 任务间消息队列的实现是指各个任务之间使用消息队列实现任务间的通信。下面我们通过如下的框图来说明一下FreeRTOS消息队列的实现，让大家有一个形象的认识。 运行条件： 1、 创建消息队列，可以存放 10 个消息。 2、创建 2 个任务 Task1 和 Task2 ，任务 Task1 向消息队列放数据，任务 Task2 从消息队列取数据。 3、FreeRTOS 的消息存取采用FIFO方式。 运行过程主要有以下两种情况： （1） 任务Task1 向消息队列放数据，任务 Task2 从消息队列取数据，如果放数据的速度快于取数据的速度，那么会出现消息队列存放满的情况， FreeRTOS 的消息存放函数 xQueueSend 支持超时等待，用户可以设置超时等待，直到有空间可以存放消息或者设置的超时时间溢出。 （2）任务 Task1 向消息队列放数据，任务 Task2 从消息队列取数据，如果放数据的速度慢于取数据的速度，那么会出现消息队列为空的情况， FreeRTOS 的消息获取函数 xQueueReceive 支持超时等待，用户可以设置超时等待，直到消息队列中有消息或者设置的超时时间溢出。 上面就是一个简单的FreeRTOS任务间消息队列通信过程，FIFO方式数据存取过程的动态演示看官方地址： http://www.freertos.org/Embedded-RTOS-Queues.html 里面的GIF图片。
20.1.3 FreeRTOS中断方式消息队列的实现 FreeRTOS 中断方式消息队列的实现是指中断函数和FreeRTOS任务之间使用消息队列。下面我们通过如下的框图来说明一下FreeRTOS消息队列的实现，让大家有一个形象的认识。 运行条件： 1、 创建消息队列，可以存放 10 个消息。 2、创建 1 个任务 Task1 和一个串口接收中断。 3、FreeRTOS 的消息存取采用FIFO方式。
运行过程主要有以下两种情况：
20.2 消息队列API函数 使用如下23个函数可以实现FreeRTOS的消息队列： （1） xQueueCreateStatic() （2） vQueueDelete() （3） xQueueSend() （4） xQueueSendFromISR() （5） xQueueSendToBack() （6） xQueueSendToBackFromISR() （7） xQueueSendToFront() （8） xQueueSendToFrontFromISR() （9） xQueueReceive() （10） xQueueReceiveFromISR() （11） uxQueueMessagesWaiting() （12） uxQueueMessagesWaitingFromISR() （13） uxQueueSpacesAvailable() （14） xQueueReset() （15） xQueueOverwrite() （16） xQueueOverwriteFromISR() （17） xQueuePeek() （18） xQueuePeekFromISR() （19） vQueueAddToRegistry() （20） vQueueUnregisterQueue() （21） pcQueueGetName() （22） xQueueIsQueueFullFromISR() （23） xQueueIsQueueEmptyFromISR() 关于这23个函数的讲解及其使用方法可以看FreeRTOS在线版手册：
这里我们重点的说以下4个函数： （1） xQueueCreate () （2） xQueueSend () （3） xQueueSendFromISR () （4） xQueueReceive () 因为本章节配套的例子使用的是这4个函数。
20.2.1 函数xQueueCreate
20.2.2 函数xQueueSend
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· 2016-9-4 14:43:18
20.2.3 函数xQueueSendFromISR
使用举例：
20.2.4 函数xQueueReceive
使用举例：
20.3 实验例程说明（任务间通信）
FreeRTOS的配置：
几个重要选项说明：
FreeRTOS 任务调试信息（按K1按键，串口打印）： 上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义： #definetskBLOCKED_CHAR ( 'B' ) 任务阻塞 #definetskREADY_CHAR ( 'R' ) 任务就绪 #definetskDELETED_CHAR ( 'D' ) 任务删除 #definetskSUSPENDED_CHAR ( 'S' ) 任务挂起
程序设计： 任务栈大小分配： vTaskUserIF任务 ：2048字节 vTaskLED任务 ：2048字节 vTaskMsgPro任务 ：2048字节 vTaskStart任务 ：2048字节 任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的 #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t )( 17 * 1024 ) ) 系统栈大小分配：
FreeROTS初始化：
硬件外设初始化
FreeRTOS任务创建：
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