Freertos——队列机制与任务间的数据传输
数据传输
如何在不同任务中进行数据的传输与共享
- 全局变量
- 单个变量只能传输一个数据
- 没有数据正确的保证，没有同步互斥的保障
- 没有阻塞唤醒操作
- 环形缓冲区
- 能传输多个数据
- 没有数据正确的保证，没有同步互斥的保障
- 没有阻塞唤醒操作
- 队列
- 能传输多个数据
- 有数据正确的保证，有同步互斥的保障
- 有阻塞唤醒操作
同步与互斥
同步
当一个任务执行的操作是必须基于另一个任务执行完成的结果时，如TaskA要打印TaskB的执行时间，这种情况需要使用同步操作
互斥
当一个任务的操作会影响到另一个任务的操作，如TaskA和TaskB都需要对同一个设备进行I2C通信，这种为了不让I2C信号的时序受到影响，就要使用互斥操作
环形缓冲区
intbuf[10];intr=0,w=0;// 一个读指针，一个写指针if(r!=w){// 判读非空val=buf[r];r++;if(r==10){r=0;}}next_w=w+1;if(next_w==10){next_w=0;}if(r!=next_w){// 判断非满buf[w]=val;w++;if(w==10){w=0;}}队列
队列中，数据的读写本质就是环形缓冲区（还有个数据个数计数器），在这个基础上增加了互斥措施、阻塞-唤醒机制。
如果这个队列不传输数据，只调整"数据个数"，它就是信号量(semaphore)。
如果信号量中，限定"数据个数"最大值为1，它就是互斥量(mutex)。
"阻塞-唤醒"机制
当队列空时，TaskB中要读TaskA中写入的数据，没有写入时会阻塞，等待TaskA完成写入操作后再唤醒（或时间到了由Tick中断唤醒）
当队列满了时，TaskA无法写入数据也会进行阻塞，等待TaskB读取后唤醒（或时间到了由Tick中断唤醒）
队列结构与唤醒逻辑
- 一个环形缓冲区
- 存放数据
- recv_list
- 队列空时，等待接收数据的任务阻塞链表
- 会在TaskB移入阻塞队列的同时也在这个队列中添加TaskB
- 当TaskA写入要唤醒时，如果这个队列不空就唤醒第一个，并且从阻塞链表移到Ready链表
- 如果是超时，则将TaskB从这个链表和阻塞链表中删除，移入Ready链表，并且读数据的函数返回错误
- send_list
- 队列满时，等待发送数据的任务阻塞链表
- 会在TaskA移入阻塞队列的同时也在这个队列中添加TaskA
- 当TaskB读取后唤醒，如果这个队列不空就唤醒第一个，并且从阻塞链表移到Ready链表
- 如果是超时，则将TaskA从这个链表和阻塞链表中删除，移入Ready链表，写入数据的函数返回错误
创建队列
队列的创建有两种方法：动态分配内存、静态分配内存
QueueHandle_txQueueCreate(UBaseType_t uxQueueLength,UBaseType_t uxItemSize);uxQueueLength：队列长度，最多能存放多少个数据(item)
uxItemSize：每个数据(item)的大小，以字节为单位
返回值非0：成功，返回句柄，以后使用句柄来操作队列
NULL：失败，因为内存不足
QueueHandle_txQueueCreateStatic(UBaseType_t uxQueueLength,UBaseType_t uxItemSize,uint8_t*pucQueueStorageBuffer,StaticQueue_t*pxQueueBuffer);uxQueueLength：队列长度，最多能存放多少个数据(item)
uxItemSize：每个数据(item)的大小，以字节为单位
pucQueueStorageBuffer：指向一个uint8_t数组，大小要能容下前两个相乘
pxQueueBuffer：必须执行一个StaticQueue_t结构体，用来保存队列的数据结构（只用创建一个全局变量，类型为StaticQueue_t即可），里面系统自动存放各种状态列表
返回值非0：成功，返回句柄，以后使用句柄来操作队列
NULL：失败，因为pxQueueBuffer为NULL
读取队列
当读到一个数据后，队列中该数据会被移除。这个函数有两个版本：在任务中使用、在ISR（中断中）中使用
BaseType_txQueueReceive(QueueHandle_t xQueue,void*constpvBuffer,TickType_t xTicksToWait);BaseType_txQueueReceiveFromISR(QueueHandle_t xQueue,void*pvBuffer,BaseType_t*pxTaskWoken);xQueue：队列句柄，要读哪个队列
pvBuffer：读出数据的指针（通常为结构体），队列的数据会被复制到这个buffer，在创建队列时已经指定了数据大小
xTicksToWait：如果果队列空则无法读出数据，可以让任务进入阻塞状态，表示阻塞的最大时间。如果被设为0，无法读出数据时函数会立刻返回；如果被设为portMAX_DELAY，则会一直阻塞直到有数据可写
返回值pdPASS：从队列读出数据入
errQUEUE_EMPTY：读取失败，因为队列空了
写入数据
可以把数据写到队列头部，也可以写到尾部，这些函数有两个版本：在任务中使用、在ISR中使用。
// 往队列尾部写入数据BaseType_txQueueSend(QueueHandle_txQueue,constvoid*pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait);// 和第一个函数相同BaseType_txQueueSendToBack(QueueHandle_txQueue,constvoid*pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait);BaseType_txQueueSendToBackFromISR(QueueHandle_t xQueue,constvoid*pvItemToQueue,BaseType_t*pxHigherPriorityTaskWoken);// 往队列头部写入数据BaseType_txQueueSendToFront(QueueHandle_txQueue,constvoid*pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait);BaseType_txQueueSendToFrontFromISR(QueueHandle_t xQueue,constvoid*pvItemToQueue,BaseType_t*pxHigherPriorityTaskWoken);xQueue：队列句柄，要写哪个队列
pvItemToQueue：数据指针（通常为结构体），这个数据的值会被复制进队列
xTicksToWait：如果队列满则无法写入新数据，可以让任务进入阻塞状态，如果被设为0，无法写入数据时函数会立刻返回；如果被设为portMAX_DELAY，则会一直阻塞直到有空间可写
返回值pdPASS：数据成功写入了队列
errQUEUE_FULL：写入失败，因为队列满了。