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14 FreeRTOS队列集
FreeRTOS队列集
一、队列集简介
1、队列集介绍
答：
- 一个队列只允许任务间传递的消息为同一种数据类型，如果需要再任务间传递不同数据类型的消息时，那么就可以使用队列集！！！
- 作用：用于对多个队列或信号量进行“监听”，其中不管哪一个消息到来，都可让任务退出阻塞状态。
假设：有一个任务，使用到队列接收和信号量的获取，如下：
不使用队列集：
使用队列集：
二、队列集相关API函数
1、队列集相关API函数
答：
2、队列集创建函数
答：
QueueSetHandle_t xQueueCreateSet( const UBaseType_t uxEventQueueLength );函数参数：
函数返回值：
3、队列集添加函数
答：
BaseType_t xQueueAddToSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore, QueueSetHandle_t xQueueSet);此函数用于往队列集中添加队列，要注意的时，队列在被添加到队列集之前队列中不能有有效的消息。
函数参数：
函数返回值：
4、队列集移除函数
答：
BaseType_t xQueueRemoveFromSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore, QueueSetHandle_t xQueueSet );此函数用于从队列集中移除队列，要注意的是，队列在从队列集中移除之前，必须没有有效的消息。
函数参数：
函数返回值：
5、队列集获取函数
答：
QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSet( QueueSetHandle_t xQueueSet, TickType_t const xTicksToWait)此函数用于在任务中获取队列集中有有效消息的队列。
函数参数：
函数返回值：
实验
#include "stm32f4xx.h" // STM32F4系列微控制器头文件#include "freertos.h" // FreeRTOS实时操作系统头文件#include "task.h" // FreeRTOS任务管理头文件#include "queue.h" // FreeRTOS队列管理头文件#include "usart.h" // 串口通信头文件#include "timer.h" // 定时器头文件#include "delay_dwt.h" // 包含DWT延迟函数头文件#include "semphr.h" // FreeRTOS信号量头文件
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin13作为LED控制引脚 */void LED_Init(void){ // 使能GPIOC时钟（AHB1总线） RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
// 配置GPIO初始化结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_0; // 选择引脚13,1 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上拉下拉电阻 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOC}
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin13作为LED控制引脚 */void LED_TOGGLE13(void){ GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);}
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin1作为LED控制引脚 */void LED_TOGGLE1(void){ GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_1);}
/** * @brief LED初始化函数 * 配置GPIOC的Pin0作为LED控制引脚 */void LED_TOGGLE0(void){ GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_0);}
/** * @brief 按键初始化函数 * 配置GPIOA的Pin0和Pin1作为按键输入引脚 */void Key_Init(void){ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15 | GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}
/** * @brief 获取按键编号 * 功能：根据按键状态返回按键编号 * @return uint8_t 按键编号（1或2），如果没有按键按下则返回0 */uint8_t Key_GetNum(void){ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0){ return 1; } } else if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0){ return 2; } } else if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0) { vTaskDelay(20); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0){ return 3; } } return 0;}
// 任务配置宏定义#define START_TASK_STACK_SIZE 128 // 启动任务栈大小（字）#define START_TASK_PRIORITY 2 // 启动任务优先级（数值越小优先级越高）#define TASK1_STACK_SIZE 128 // 任务1栈大小（字）#define TASK1_PRIORITY 3 // 任务1优先级（数值越大优先级越高）#define TASK2_STACK_SIZE 128 // 任务2栈大小（字）#define TASK2_PRIORITY 4 // 任务2优先级（数值越大优先级越高）// 任务句柄声明（用于引用和管理任务）TaskHandle_t MytaskHandler1; // 任务1句柄TaskHandle_t MytaskHandler2; // 任务2句柄TaskHandle_t StarttaskHandler; // 启动任务句柄QueueSetHandle_t queueset_handle; // 队列集句柄QueueHandle_t queue1; // 队列1句柄SemaphoreHandle_t semaphore1; // 信号量1句柄
/** * @brief 低优先级任务1函数 * 功能：实现队列发送以及信号量释放 * @param arg 任务参数（未使用） */void Task1(void * arg){ uint8_t key_num = 0; BaseType_t xStatus; while(1){ key_num = Key_GetNum(); if(key_num == 1){ xStatus = xQueueSend(queue1, &key_num, portMAX_DELAY); /*将按键编号发送到队列1*/ if(xStatus == pdPASS){ printf("往队列queue1写入数据成功 \r\n"); } } else if(key_num == 2){ xStatus = xSemaphoreGive(semaphore1); if(xStatus == pdPASS){ printf("释放信号量semaphore1成功 \r\n"); } } }
}
/** * @brief 中优先级任务2函数 * 功能：获取队列集中的信息 * @param arg 任务参数（未使用） */ void Task2(void * arg){ QueueSetMemberHandle_t xStatus; while(1){ xStatus = xQueueSelectFromSet(queueset_handle, portMAX_DELAY); if(xStatus == queue1){ uint8_t key_num = 0; xQueueReceive(queue1, &key_num, portMAX_DELAY); printf("从队列queue1读取数据成功,key_num = %d\r\n", key_num); } else if(xStatus == semaphore1){ xSemaphoreTake(semaphore1, portMAX_DELAY); printf("从信号量semaphore1读取数据成功, 信号量值 = %d\r\n", uxSemaphoreGetCount(semaphore1)); } vTaskDelay(1000); }}
/** * @brief 启动任务函数 * 功能：创建其他三个任务后自行删除 * @param arg 任务参数（未使用） */void Starttask(void * arg){ // 进入临界区保护串口输出 taskENTER_CRITICAL(); printf("----------------------------\r\n"); printf("Starttask running\r\n"); // 打印启动任务运行信息 taskEXIT_CRITICAL();
// 创建队列集 queueset_handle = xQueueCreateSet(2); /*创建队列集，包含队列1和信号量1*/ if(queueset_handle != NULL){ printf("队列集创建成功！！！\r\n"); } // 创建队列1 queue1 = xQueueCreate(1, sizeof(uint8_t)); /*创建队列1，用于存储uint8_t类型数据*/ if(queue1 != NULL){ printf("队列1创建成功\r\n"); }
// 创建信号量1 semaphore1 = xSemaphoreCreateBinary(); /*创建信号量1，用于任务同步*/ if(semaphore1 != NULL){ printf("信号量1创建成功\r\n"); }
// 将队列1和信号量1添加到队列集中 xQueueAddToSet(queue1, queueset_handle); xQueueAddToSet(semaphore1, queueset_handle);
taskENTER_CRITICAL(); // 使用动态内存分配方式创建任务1 xTaskCreate(Task1, // 任务函数指针 "MyFirstTask", // 任务名称（用于调试） TASK1_STACK_SIZE, // 栈大小（字） NULL, // 传递给任务的参数 TASK1_PRIORITY, // 任务优先级 &MytaskHandler1); // 任务句柄指针
// 使用动态内存分配方式创建任务2 xTaskCreate(Task2, "MySecondTask", TASK2_STACK_SIZE, NULL, TASK2_PRIORITY, &MytaskHandler2);
taskEXIT_CRITICAL();
// 删除当前任务（启动任务），释放其占用的资源 vTaskDelete(NULL);}
/** * @brief 主函数 * 程序入口点，初始化硬件并启动RTOS调度器 */int main(void){ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); LED_Init(); // 初始化LED GPIO引脚 Usart1_Init(115200); // 初始化串口1，波特率115200 Key_Init(); // 初始化按键 GPIO引脚 DWT_Init(); // 初始化DWT定时器
// 创建启动任务（使用动态内存分配） xTaskCreate(Starttask, // 任务函数指针 "StartTask", // 任务名称 START_TASK_STACK_SIZE, // 栈大小 NULL, // 任务参数 START_TASK_PRIORITY, // 任务优先级 &StarttaskHandler); // 任务句柄
// 启动FreeRTOS调度器（程序将在此处开始运行任务） vTaskStartScheduler();
// 正常情况下，调度器启动后不会执行到这里 // 如果调度器启动失败，程序将在此处循环 while (1) { // 空循环，用于处理调度器启动失败的情况 }}