在FreeRTOS中，隊(duì)列是實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間同步、互斥和通信的一種重要方法（其他的實(shí)現(xiàn)方法有：任務(wù)通知、事件組、信號(hào)量、互斥量）。

任何任務(wù)都可以向隊(duì)列里存放任何數(shù)據(jù)，任何任務(wù)也可以從隊(duì)列里讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)之間的通信。

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隊(duì)列特性

隊(duì)列的數(shù)據(jù)的操作采用先進(jìn)先出的方法(FIFO，F(xiàn)irst In First Out)：寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)放到尾部，讀數(shù)據(jù)時(shí)從頭部讀，邏輯順序如下圖所示。

使用隊(duì)列傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有兩種方法：

• 拷貝：把數(shù)據(jù)、把變量的值復(fù)制進(jìn)隊(duì)列里
• 引用：把數(shù)據(jù)、把變量的地址復(fù)制進(jìn)隊(duì)列里

FreeRTOS中的隊(duì)列一般都使用拷貝的方式傳輸數(shù)據(jù)，局部變量的值可以發(fā)送到隊(duì)列中，后續(xù)即使函數(shù)退出、局部變量被回收，也不會(huì)影響隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，發(fā)送任務(wù)、接收任務(wù)解耦時(shí)，接收任務(wù)不需要知道這數(shù)據(jù)是誰(shuí)的、也不需要發(fā)送任務(wù)來(lái)釋放數(shù)據(jù)。

如果數(shù)據(jù)實(shí)在太大，還是可以使用隊(duì)列傳輸它的地址。

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隊(duì)列函數(shù)

1.創(chuàng)建

隊(duì)列的創(chuàng)建有兩種方法：動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存、靜態(tài)分配內(nèi)存。

一般都用動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的方法，使用函數(shù)：xQueueCreate()

QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize );

參數(shù)解釋：

• uxQueueLength ：隊(duì)列長(zhǎng)度
• uxItemSize：每個(gè)數(shù)據(jù)的大小，以字節(jié)為單位
• 返回值：非0：成功，返回句柄，以后使用句柄來(lái)操作隊(duì)列；NULL：失敗，因?yàn)閮?nèi)存不足

2.刪除

刪除隊(duì)列的函數(shù)為 vQueueDelete() ，只能刪除使用動(dòng)態(tài)方法創(chuàng)建的隊(duì)列，它會(huì)釋放內(nèi)存。

void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );

參數(shù)解釋：

• xQueue：隊(duì)列句柄

3.寫(xiě)隊(duì)列

可以把數(shù)據(jù)寫(xiě)到隊(duì)列頭部，也可以寫(xiě)到尾部，這些函數(shù)有兩個(gè)版本：在任務(wù)中使用、在 ISR 中使用。

在任務(wù)中使用：

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

在ISR中使用：

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

參數(shù)解釋：

• xQueue ：隊(duì)列句柄，要寫(xiě)哪個(gè)隊(duì)列
• pvItemToQueue ： 數(shù)據(jù)指針，這個(gè)數(shù)據(jù)的值會(huì)被復(fù)制進(jìn)隊(duì)列
• xTicksToWait ：如果隊(duì)列滿則無(wú)法寫(xiě)入新數(shù)據(jù)，可以讓任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，xTicksToWait表示阻塞的最大時(shí)間(Tick Count)。如果被設(shè)為0，無(wú)法寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)函數(shù)會(huì)立刻返回；如果被設(shè)為portMAX_DELAY，則會(huì)一直阻塞直到有空間可寫(xiě)
• 返回值：pdPASS：數(shù)據(jù)成功寫(xiě)入了隊(duì)列；errQUEUE_FULL：寫(xiě)入失敗，因?yàn)殛?duì)列滿了。

4.讀隊(duì)列

使用 xQueueReceive() 函數(shù)讀隊(duì)列，讀到一個(gè)數(shù)據(jù)后，隊(duì)列中該數(shù)據(jù)會(huì)被移除。這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)版 本：在任務(wù)中使用、在ISR 中使用。

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

參數(shù)解釋：

• xQueue ：隊(duì)列句柄，要寫(xiě)哪個(gè)隊(duì)列
• pvBuffffer： bufer 指針，隊(duì)列的數(shù)據(jù)會(huì)被復(fù)制到這個(gè) buffer
• xTicksToWait ：如果隊(duì)列空則無(wú)法讀出數(shù)據(jù)，可以讓任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，xTicksToWait表示阻塞的最大時(shí)間(Tick Count)。如果被設(shè)為0，無(wú)法讀出數(shù)據(jù)時(shí)函數(shù)會(huì)立刻返回；如果被設(shè)為portMAX_DELAY，則會(huì)一直阻塞直到有數(shù)據(jù)可寫(xiě)
• 返回值：pdPASS：從隊(duì)列讀出數(shù)據(jù)入；errQUEUE_EMPTY：讀取失敗，因?yàn)殛?duì)列空了。

5.其他

復(fù)位：隊(duì)列剛被創(chuàng)建時(shí)，里面沒(méi)有數(shù)據(jù)；使用過(guò)程中可以調(diào)用 xQueueReset() 把隊(duì)列恢復(fù)為初始狀態(tài)。

/* 
pxQueue : 復(fù)位哪個(gè)隊(duì)列; 
 * 返回值: pdPASS(必定成功)
 */ 
BaseType_t xQueueReset( QueueHandle_t pxQueue);

查詢：可以查詢隊(duì)列中有多少個(gè)數(shù)據(jù)、有多少空余空間。

/** 返回隊(duì)列中可用數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù) */ 
UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( const QueueHandle_t xQueue ); 
/** 返回隊(duì)列中可用空間的個(gè)數(shù) */ 
UBaseType_t uxQueueSpacesAvailable( const QueueHandle_t xQueue );

覆蓋：當(dāng)隊(duì)列長(zhǎng)度為 1 時(shí)，可以使用 xQueueOverwrite() 或 xQueueOverwriteFromISR() 來(lái)覆蓋數(shù)據(jù)。注意，隊(duì)列長(zhǎng)度必須為1。當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，這些函數(shù)會(huì)覆蓋里面的數(shù)據(jù)，這也以為著這些函數(shù)不會(huì)被阻塞。

/* 覆蓋隊(duì)列
 * xQueue: 寫(xiě)哪個(gè)隊(duì)列
 * pvItemToQueue: 數(shù)據(jù)地址
 * 返回值: pdTRUE表示成功, pdFALSE表示失敗
 */ 
BaseType_t xQueueOverwrite(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue ); 
BaseType_t xQueueOverwriteFromISR( QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

偷看：如果想讓隊(duì)列中的數(shù)據(jù)供多方讀取，也就是說(shuō)讀取時(shí)不要移除數(shù)據(jù)，要留給后來(lái)人。那么可以使用" 窺 視" ，也就是 xQueuePeek() 或 xQueuePeekFromISR() 。這些函數(shù)會(huì)從隊(duì)列中復(fù)制出數(shù)據(jù)，但是不移除數(shù)據(jù)。這也意味著，如果隊(duì)列中沒(méi)有數(shù)據(jù)，那么" 偷看 " 時(shí)會(huì)導(dǎo)致阻塞；一旦隊(duì)列中有數(shù)據(jù)，以后每次 " 偷看" 都會(huì)成功。

/* 偷看隊(duì)列
 * xQueue: 偷看哪個(gè)隊(duì)列
 * pvItemToQueue: 數(shù)據(jù)地址, 用來(lái)保存復(fù)制出來(lái)的數(shù)據(jù)
 * xTicksToWait: 沒(méi)有數(shù)據(jù)的話阻塞一會(huì)
 * 返回值: pdTRUE表示成功, pdFALSE表示失敗
 */ 
BaseType_t xQueuePeek( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xQueuePeekFromISR( QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer, );

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隊(duì)列實(shí)驗(yàn)

代碼：

/* vSenderTask被用來(lái)創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)，用于寫(xiě)隊(duì)列
 * vReceiverTask被用來(lái)創(chuàng)建1個(gè)任務(wù)，用于讀隊(duì)列
 */
static void vSenderTask( void *pvParameters );
static void vReceiverTask( void *pvParameters );

/*-----------------------------------------------------------*/

/* 隊(duì)列句柄, 創(chuàng)建隊(duì)列時(shí)會(huì)設(shè)置這個(gè)變量 */
QueueHandle_t xQueue;

int main( void )
{
  prvSetupHardware();

    /* 創(chuàng)建隊(duì)列: 長(zhǎng)度為5，數(shù)據(jù)大小為4字節(jié)(存放一個(gè)整數(shù)) */
    xQueue = xQueueCreate( 5, sizeof( int32_t ) );

  if( xQueue != NULL )
  {
    /* 創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)用于寫(xiě)隊(duì)列, 傳入的參數(shù)分別是100、200
     * 任務(wù)函數(shù)會(huì)連續(xù)執(zhí)行，向隊(duì)列發(fā)送數(shù)值100、200
     * 優(yōu)先級(jí)為1
     */
    xTaskCreate( vSenderTask, "Sender1", 1000, ( void * ) 100, 1, NULL );
    xTaskCreate( vSenderTask, "Sender2", 1000, ( void * ) 200, 1, NULL );

    /* 創(chuàng)建1個(gè)任務(wù)用于讀隊(duì)列
     * 優(yōu)先級(jí)為2, 高于上面的兩個(gè)任務(wù)
     * 這意味著隊(duì)列一有數(shù)據(jù)就會(huì)被讀走
     */
    xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 2, NULL );

    /* 啟動(dòng)調(diào)度器 */
    vTaskStartScheduler();
  }
  else
  {
    /* 無(wú)法創(chuàng)建隊(duì)列 */
  }

  /* 如果程序運(yùn)行到了這里就表示出錯(cuò)了, 一般是內(nèi)存不足 */
  return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------*/



/*-----------------------------------------------------------*/

static void vSenderTask( void *pvParameters )
{
  int32_t lValueToSend;
  BaseType_t xStatus;

  /* 我們會(huì)使用這個(gè)函數(shù)創(chuàng)建2個(gè)任務(wù)
   * 這些任務(wù)的pvParameters不一樣
    */
  lValueToSend = ( int32_t ) pvParameters;

  /* 無(wú)限循環(huán) */
  for( ;; )
  {
    /* 寫(xiě)隊(duì)列
     * xQueue: 寫(xiě)哪個(gè)隊(duì)列
     * &lValueToSend: 寫(xiě)什么數(shù)據(jù)? 傳入數(shù)據(jù)的地址, 會(huì)從這個(gè)地址把數(shù)據(jù)復(fù)制進(jìn)隊(duì)列
     * 0: 不阻塞, 如果隊(duì)列滿的話, 寫(xiě)入失敗, 立刻返回
     */
    xStatus = xQueueSendToBack( xQueue, &lValueToSend, 0 );

    if( xStatus != pdPASS )
    {
      printf( "Could not send to the queue.rn" );
    }
  }
}
/*-----------------------------------------------------------*/

static void vReceiverTask( void *pvParameters )
{
  /* 讀取隊(duì)列時(shí), 用這個(gè)變量來(lái)存放數(shù)據(jù) */
  int32_t lReceivedValue;
  BaseType_t xStatus;
  const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );

  /* 無(wú)限循環(huán) */
  for( ;; )
  {
    /* 讀隊(duì)列
     * xQueue: 讀哪個(gè)隊(duì)列
     * &lReceivedValue: 讀到的數(shù)據(jù)復(fù)制到這個(gè)地址
     * xTicksToWait: 如果隊(duì)列為空, 阻塞一會(huì)
     */
    xStatus = xQueueReceive( xQueue, &lReceivedValue, xTicksToWait );

    if( xStatus == pdPASS )
    {
      /* 讀到了數(shù)據(jù) */
      printf( "Received = %drn", lReceivedValue );
    }
    else
    {
      /* 沒(méi)讀到數(shù)據(jù) */
      printf( "Could not receive from the queue.rn" );
    }
  }
}

在這個(gè)程序中，有一個(gè)接收隊(duì)列數(shù)據(jù)的任務(wù)，兩個(gè)發(fā)送隊(duì)列數(shù)據(jù)的任務(wù)，接收隊(duì)列數(shù)據(jù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)高，先執(zhí)行，但是這時(shí)隊(duì)列為空，觸發(fā)該任務(wù)阻塞，這時(shí)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)交替執(zhí)行，向隊(duì)列中發(fā)送數(shù)據(jù)，接收任務(wù)發(fā)現(xiàn)隊(duì)列不為空后（解除觸發(fā)的事件），立刻被喚醒從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)并打印出來(lái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和邏輯圖如下：