FreeRTOS消息隊(duì)列的特性和工作流程

本篇內(nèi)容主要講解“FreeRTOS消息隊(duì)列的特性和工作流程”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“FreeRTOS消息隊(duì)列的特性和工作流程”吧!

FreeRTOS消息隊(duì)列

基于 FreeRTOS 的應(yīng)用程序由一組獨(dú)立的任務(wù)構(gòu)成——每個(gè)任務(wù)都是具有獨(dú)立權(quán)限的程序。這些獨(dú)立的任務(wù)之間的通訊與同步一般都是基于操作系統(tǒng)提供的IPC通訊機(jī)制，而FreeRTOS 中所有的通信與同步機(jī)制都是基于隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的。 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)間傳送信息，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)接收來(lái)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)，掛起讀取任務(wù)，用戶還可以指定掛起的任務(wù)時(shí)間；當(dāng)隊(duì)列中有新消息時(shí)，掛起的讀取任務(wù)被喚醒并處理新消息，消息隊(duì)列是一種異步的通信方式。

隊(duì)列特性

1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

隊(duì)列可以保存有限個(gè)具有確定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)單元。隊(duì)列可以保存的最大單元數(shù)目被稱為隊(duì)列的“深度”。在隊(duì)列創(chuàng)建時(shí)需要設(shè)定其深度和每個(gè)單元的大小。 通常情況下，隊(duì)列被作為 FIFO(先進(jìn)先出)緩沖區(qū)使用，即數(shù)據(jù)由隊(duì)列尾寫(xiě)入，從隊(duì)列首讀出。當(dāng)然，由隊(duì)列首寫(xiě)入也是可能的。 往隊(duì)列寫(xiě)入數(shù)據(jù)是通過(guò)字節(jié)拷貝把數(shù)據(jù)復(fù)制存儲(chǔ)到隊(duì)列中；從隊(duì)列讀出數(shù)據(jù)使得把隊(duì)列中的數(shù)據(jù)拷貝刪除。

2.讀阻塞

當(dāng)某個(gè)任務(wù)試圖讀一個(gè)隊(duì)列時(shí)，其可以指定一個(gè)阻塞超時(shí)時(shí)間。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)其它任務(wù)或中斷服務(wù)例程往其等待的隊(duì)列中寫(xiě)入了數(shù)據(jù)，該任務(wù)將自動(dòng)由阻塞態(tài)轉(zhuǎn)移為就緒態(tài)。當(dāng)?shù)却臅r(shí)間超過(guò)了指定的阻塞時(shí)間，即使隊(duì)列中尚無(wú)有效數(shù)據(jù)，任務(wù)也會(huì)自動(dòng)從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)移為就緒態(tài)。 由于隊(duì)列可以被多個(gè)任務(wù)讀取，所以對(duì)單個(gè)隊(duì)列而言，也可能有多個(gè)任務(wù)處于阻塞狀態(tài)以等待隊(duì)列數(shù)據(jù)有效。這種情況下，一旦隊(duì)列數(shù)據(jù)有效，只會(huì)有一個(gè)任務(wù)會(huì)被解除阻塞，這個(gè)任務(wù)就是所有等待任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。而如果所有等待任務(wù)的優(yōu)先級(jí)相同，那么被解除阻塞的任務(wù)將是等待最久的任務(wù)。

說(shuō)些題外話，ucos中是具有廣播消息的，當(dāng)有多個(gè)任務(wù)阻塞在隊(duì)列上，當(dāng)發(fā)送消息的時(shí)候可以選擇廣播消息，那么這些阻塞的任務(wù)都能被解除阻塞。

3.寫(xiě)阻塞

與讀阻塞想反，任務(wù)也可以在寫(xiě)隊(duì)列時(shí)指定一個(gè)阻塞超時(shí)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間是當(dāng)被寫(xiě)隊(duì)列已滿時(shí)，任務(wù)進(jìn)入阻塞態(tài)以等待隊(duì)列空間有效的最長(zhǎng)時(shí)間。 由于隊(duì)列可以被多個(gè)任務(wù)寫(xiě)入，所以對(duì)單個(gè)隊(duì)列而言，也可能有多個(gè)任務(wù)處于阻塞狀態(tài)以等待隊(duì)列空間有效。這種情況下，一旦隊(duì)列空間有效，只會(huì)有一個(gè)任務(wù)會(huì)被解除阻塞，這個(gè)任務(wù)就是所有等待任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。而如果所有等待任務(wù)的優(yōu)先級(jí)相同，那么被解除阻塞的任務(wù)將是等待最久的任務(wù)。

消息隊(duì)列的工作流程

1.發(fā)送消息

任務(wù)或者中斷服務(wù)程序都可以給消息隊(duì)列發(fā)送消息，當(dāng)發(fā)送消息時(shí)，如果隊(duì)列未滿或者允許覆蓋入隊(duì)， FreeRTOS 會(huì)將消息拷貝到消息隊(duì)列隊(duì)尾，否則，會(huì)根據(jù)用戶指定的阻塞超時(shí)時(shí)間進(jìn)行阻塞，在這段時(shí)間中，如果隊(duì)列一直不允許入隊(duì)，該任務(wù)將保持阻塞狀態(tài)以等待隊(duì)列允許入隊(duì)。當(dāng)其它任務(wù)從其等待的隊(duì)列中讀取入了數(shù)據(jù)（隊(duì)列未滿），該任務(wù)將自動(dòng)由阻塞態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài)。當(dāng)任務(wù)等待的時(shí)間超過(guò)了指定的阻塞時(shí)間，即使隊(duì)列中還不允許入隊(duì)，任務(wù)也會(huì)自動(dòng)從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)移為就緒態(tài)，此時(shí)發(fā)送消息的任務(wù)或者中斷程序會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤碼 errQUEUE_FULL。 發(fā)送緊急消息的過(guò)程與發(fā)送消息幾乎一樣，唯一的不同是，當(dāng)發(fā)送緊急消息時(shí)，發(fā)送的位置是消息隊(duì)列隊(duì)頭而非隊(duì)尾，這樣，接收者就能夠優(yōu)先接收到緊急消息，從而及時(shí)進(jìn)行消息處理。 下面是消息隊(duì)列的發(fā)送API接口，函數(shù)中有FromISR則表明在中斷中使用的。

1 /*-----------------------------------------------------------*/
 2 BaseType_t xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,		(1)	
 3                               const void * const pvItemToQueue, 	(2)
 4                               TickType_t xTicksToWait,		(3)
 5                               const BaseType_t xCopyPosition )	(4)
 6 {
 7     BaseType_t xEntryTimeSet = pdFALSE, xYieldRequired;
 8     TimeOut_t xTimeOut;
 9     Queue_t * const pxQueue = ( Queue_t * ) xQueue;
10 
11     /* 已刪除一些斷言操作 */
12 
13     for ( ;; ) {
14         taskENTER_CRITICAL();					(5)
15         {
16             /* 隊(duì)列未滿 */
17             if ( ( pxQueue->uxMessagesWaiting < pxQueue->uxLength )
18                  || ( xCopyPosition == queueOVERWRITE ) ) {	(6)	
19                 traceQUEUE_SEND( pxQueue );
20                 xYieldRequired =
21           prvCopyDataToQueue( pxQueue, pvItemToQueue, xCopyPosition ); (7)
22 
23                 /* 已刪除使用隊(duì)列集部分代碼 */
24                 /* 如果有任務(wù)在等待獲取此消息隊(duì)列 */
25       if ( listLIST_IS_EMPTY(&(pxQueue->xTasksWaitingToReceive))==pdFALSE){ (8)
26                     /* 將任務(wù)從阻塞中恢復(fù) */
27             if ( xTaskRemoveFromEventList(
28                   &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ) )!=pdFALSE) { (9)
29                         /* 如果恢復(fù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)優(yōu)先級(jí)還高，
30                         那么需要進(jìn)行一次任務(wù)切換 */
31                         queueYIELD_IF_USING_PREEMPTION();	(10)
32                     } else {
33                         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
34                     }
35                 } else if ( xYieldRequired != pdFALSE ) {
36                     /* 如果沒(méi)有等待的任務(wù)，拷貝成功也需要任務(wù)切換 */
37                     queueYIELD_IF_USING_PREEMPTION();		(11)
38                 } else {
39                     mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
40                 }
41 
42                 taskEXIT_CRITICAL();				(12)
43                 return pdPASS;
44             }
45             /* 隊(duì)列已滿 */
46             else {						(13)
47                 if ( xTicksToWait == ( TickType_t ) 0 ) {
48                     /* 如果用戶不指定阻塞超時(shí)時(shí)間，退出 */
49                     taskEXIT_CRITICAL();			(14)
50                     traceQUEUE_SEND_FAILED( pxQueue );
51                     return errQUEUE_FULL;
52                 } else if ( xEntryTimeSet == pdFALSE ) {	
53             		/* 初始化阻塞超時(shí)結(jié)構(gòu)體變量，初始化進(jìn)入
54             	阻塞的時(shí)間xTickCount和溢出次數(shù)xNumOfOverflows */
55                     vTaskSetTimeOutState( &xTimeOut );		(15)
56                     xEntryTimeSet = pdTRUE;
57                 } else {
58                     mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
59                 }
60             }
61         }
62         taskEXIT_CRITICAL();					(16)
63         /* 掛起調(diào)度器 */
64         vTaskSuspendAll();
65         /* 隊(duì)列上鎖 */
66         prvLockQueue( pxQueue );
67 
68         /* 檢查超時(shí)時(shí)間是否已經(jīng)過(guò)去了 */
69         if (xTaskCheckForTimeOut(&xTimeOut, &xTicksToWait)==pdFALSE){ (17)
70             /* 如果隊(duì)列還是滿的 */
71             if ( prvIsQueueFull( pxQueue ) != pdFALSE ) {	(18)	
72                 traceBLOCKING_ON_QUEUE_SEND( pxQueue );	
73                 /* 將當(dāng)前任務(wù)添加到隊(duì)列的等待發(fā)送列表中
74                    以及阻塞延時(shí)列表，延時(shí)時(shí)間為用戶指定的超時(shí)時(shí)間xTicksToWait */
75                 vTaskPlaceOnEventList(
76                    &( pxQueue->xTasksWaitingToSend ), xTicksToWait );(19)
77                 /* 隊(duì)列解鎖 */
78                 prvUnlockQueue( pxQueue );			(20)
79 
80                 /* 恢復(fù)調(diào)度器 */
81                 if ( xTaskResumeAll() == pdFALSE ) {
82                     portYIELD_WITHIN_API();
83                 }
84             } else {
85                 /* 隊(duì)列有空閑消息空間，允許入隊(duì) */
86                 prvUnlockQueue( pxQueue );			(21)
87                 ( void ) xTaskResumeAll();
88             }
89         } else {
90             /* 超時(shí)時(shí)間已過(guò)，退出 */
91             prvUnlockQueue( pxQueue );				(22)
92             ( void ) xTaskResumeAll();
93 
94             traceQUEUE_SEND_FAILED( pxQueue );
95             return errQUEUE_FULL;
96         }
97     }
98 }
99 /*-----------------------------------------------------------*/

如果阻塞時(shí)間不為 0，任務(wù)會(huì)因?yàn)榈却腙?duì)而進(jìn)入阻塞， 在將任務(wù)設(shè)置為阻塞的過(guò)程中， 系統(tǒng)不希望有其它任務(wù)和中斷操作這個(gè)隊(duì)列的 xTasksWaitingToReceive 列表和 xTasksWaitingToSend 列表，因?yàn)榭赡芤鹌渌蝿?wù)解除阻塞，這可能會(huì)發(fā)生優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)。比如任務(wù) A 的優(yōu)先級(jí)低于當(dāng)前任務(wù)，但是在當(dāng)前任務(wù)進(jìn)入阻塞的過(guò)程中，任務(wù) A 卻因?yàn)槠渌蚪獬枞耍@顯然是要絕對(duì)禁止的。因此FreeRTOS 使用掛起調(diào)度器禁止其它任務(wù)操作隊(duì)列，因?yàn)閽炱鹫{(diào)度器意味著任務(wù)不能切換并且不準(zhǔn)調(diào)用可能引起任務(wù)切換的 API 函數(shù)。但掛起調(diào)度器并不會(huì)禁止中斷，中斷服務(wù)函數(shù)仍然可以操作隊(duì)列阻塞列表，可能會(huì)解除任務(wù)阻塞、可能會(huì)進(jìn)行上下文切換，這也是不允許的。于是，FreeRTOS解決辦法是不但掛起調(diào)度器，還要給隊(duì)列上鎖，禁止任何中斷來(lái)操作隊(duì)列。 下面來(lái)看看流程圖： 相比在任務(wù)中調(diào)用的發(fā)送函數(shù)，在中斷中調(diào)用的函數(shù)會(huì)更加簡(jiǎn)單一些， 沒(méi)有任務(wù)阻塞操作。 函數(shù) xQueueGenericSend中插入數(shù)據(jù)后， 會(huì)檢查等待接收鏈表是否有任務(wù)等待，如果有會(huì)恢復(fù)就緒。如果恢復(fù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前任務(wù)高， 則會(huì)觸發(fā)任務(wù)切換；但是在中斷中調(diào)用的這個(gè)函數(shù)的做法是返回一個(gè)參數(shù)標(biāo)志是否需要觸發(fā)任務(wù)切換，并不在中斷中切換任務(wù)。 在任務(wù)中調(diào)用的函數(shù)中有鎖定和解鎖隊(duì)列的操作， 鎖定隊(duì)列的時(shí)候， 隊(duì)列的事件鏈表不能被修改。 而在被中斷中發(fā)送消息的處理是： 當(dāng)遇到隊(duì)列被鎖定的時(shí)候， 將新數(shù)據(jù)插入到隊(duì)列后， 并不會(huì)直接恢復(fù)因?yàn)榈却邮盏娜蝿?wù)， 而是累加了計(jì)數(shù)， 當(dāng)隊(duì)列解鎖的時(shí)候， 會(huì)根據(jù)這個(gè)計(jì)數(shù)， 對(duì)應(yīng)恢復(fù)幾個(gè)任務(wù)。 遇到隊(duì)列滿的情況， 函數(shù)會(huì)直接返回， 而不是阻塞等待， 因?yàn)樵谥袛嘀凶枞遣辉试S的?。?！

 1 BaseType_t xQueueGenericSendFromISR(
 2        QueueHandle_t xQueue,
 3        const void * const pvItemToQueue,
 4        /* 不在中斷函數(shù)中觸發(fā)任務(wù)切換， 而是返回一個(gè)標(biāo)記 */
 5        BaseType_t * const pxHigherPriorityTaskWoken,
 6        const BaseType_t xCopyPosition )
 7{
 8    BaseType_t xReturn;
 9    UBaseType_t uxSavedInterruptStatus;
10    Queue_t * const pxQueue = ( Queue_t * ) xQueue;
11
12    uxSavedInterruptStatus = portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR();
13    {
14        // 判斷隊(duì)列是否有空間插入新內(nèi)容
15        if( ( pxQueue->uxMessagesWaiting < pxQueue->uxLength ) || ( xCopyPosition == queueOVERWRITE ) )
16        {
17            const int8_t cTxLock = pxQueue->cTxLock;
18
19            // 中斷中不能使用互斥鎖， 所以拷貝函數(shù)只是拷貝數(shù)據(jù)，
20            // 沒(méi)有任務(wù)優(yōu)先級(jí)繼承需要考慮
21            ( void ) prvCopyDataToQueue( pxQueue, pvItemToQueue, xCopyPosition );
22
23            // 判斷隊(duì)列是否被鎖定
24            if( cTxLock == queueUNLOCKED )
25            {
26            #if ( configUSE_QUEUE_SETS == 1 )
27                // 集合相關(guān)代碼
28            #else /* configUSE_QUEUE_SETS */
29                {
30                    // 將最高優(yōu)先級(jí)的等待任務(wù)恢復(fù)到就緒鏈表
31                    if( listLIST_IS_EMPTY( &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ) ) == pdFALSE )
32                    {
33                        if( xTaskRemoveFromEventList( &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ) ) != pdFALSE)
34                        {
35                            // 如果有高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)被恢復(fù)
36                            // 此處不直接觸發(fā)任務(wù)切換， 而是返回一個(gè)標(biāo)記
37                            if( pxHigherPriorityTaskWoken != NULL )
38                            {
39                                *pxHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE;
40                            }
41                        }
42                    }
43                }
44            #endif /* configUSE_QUEUE_SETS */
45            }
46            else
47            {
48                // 隊(duì)列被鎖定， 不能修改事件鏈表
49                // 增加計(jì)數(shù)， 記錄需要接觸幾個(gè)任務(wù)到就緒
50                // 在解鎖隊(duì)列的時(shí)候會(huì)根據(jù)這個(gè)計(jì)數(shù)恢復(fù)任務(wù)
51                pxQueue->cTxLock = ( int8_t ) ( cTxLock + 1 );
52            }
53            xReturn = pdPASS;
54        }
55        else
56        {
57            // 隊(duì)列滿 直接返回 不阻塞
58            xReturn = errQUEUE_FULL;
59        }
60    }
61
62    // 恢復(fù)中斷的優(yōu)先級(jí)
63    portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( uxSavedInterruptStatus );
64
65    return xReturn;
66}

消息隊(duì)列讀取

任務(wù)調(diào)用接收函數(shù)收取隊(duì)列消息， 函數(shù)首先判斷當(dāng)前隊(duì)列是否有未讀消息， 如果沒(méi)有， 則會(huì)判斷參數(shù) xTicksToWait, 決定直接返回函數(shù)還是阻塞等待。 如果隊(duì)列中有消息未讀， 首先會(huì)把待讀的消息復(fù)制到傳進(jìn)來(lái)的指針?biāo)竷?nèi)， 然后判斷函數(shù)參數(shù) xJustPeeking == pdFALSE的時(shí)候， 符合的話， 說(shuō)明這個(gè)函數(shù)讀取了數(shù)據(jù)， 需要把被讀取的數(shù)據(jù)做出隊(duì)處理， 如果不是， 則只是查看一下（peek），只是返回?cái)?shù)據(jù)，但是不會(huì)把數(shù)據(jù)清除。 對(duì)于正常讀取數(shù)據(jù)的操作， 清除數(shù)據(jù)后隊(duì)列會(huì)空出空位， 所以查看隊(duì)列中的等待列表中是否有任務(wù)等發(fā)送數(shù)據(jù)而被掛起， 有的話恢復(fù)一個(gè)任務(wù)就緒， 并根據(jù)優(yōu)先級(jí)判斷是否需要出進(jìn)行任務(wù)切換。 對(duì)于只是查看數(shù)據(jù)的， 由于沒(méi)有清除數(shù)據(jù)， 所以沒(méi)有空間新空出，不需要檢查發(fā)送等待鏈表， 但是會(huì)檢查接收等待鏈表， 如果有任務(wù)掛起會(huì)切換其到就緒并判斷是否需要切換。

消息隊(duì)列出隊(duì)過(guò)程分析，其實(shí)跟入隊(duì)差不多，請(qǐng)看注釋：

 1 /*-----------------------------------------------------------*/
 2 BaseType_t xQueueGenericReceive( QueueHandle_t xQueue,		(1)	
 3                                  void * const pvBuffer,		(2)
 4                                  TickType_t xTicksToWait,	(3)	
 5                                  const BaseType_t xJustPeeking )	(4)
 6 {
 7     BaseType_t xEntryTimeSet = pdFALSE;
 8     TimeOut_t xTimeOut;
 9     int8_t *pcOriginalReadPosition;
10     Queue_t * const pxQueue = ( Queue_t * ) xQueue;
11 
12     /* 已刪除一些斷言 */
13     for ( ;; ) {
14         taskENTER_CRITICAL();					(5)
15         {
16             const UBaseType_t uxMessagesWaiting = pxQueue->uxMessagesWaiting; 
17 
18             /* 看看隊(duì)列中有沒(méi)有消息 */
19             if ( uxMessagesWaiting > ( UBaseType_t ) 0 ) {	(6)	
20                 /*防止僅僅是讀取消息，而不進(jìn)行消息出隊(duì)操作*/
21                 pcOriginalReadPosition = pxQueue->u.pcReadFrom;	(7)
22                 /* 拷貝消息到用戶指定存放區(qū)域pvBuffer */
23                 prvCopyDataFromQueue( pxQueue, pvBuffer );	(8)
24 
25                 if ( xJustPeeking == pdFALSE ) {		(9)
26                     /* 讀取消息并且消息出隊(duì) */
27                     traceQUEUE_RECEIVE( pxQueue );	
28 
29                     /* 獲取了消息，當(dāng)前消息隊(duì)列的消息個(gè)數(shù)需要減一 */
30                     pxQueue->uxMessagesWaiting = uxMessagesWaiting - 1;  (10)
31                     /* 判斷一下消息隊(duì)列中是否有等待發(fā)送消息的任務(wù) */
32                     if ( listLIST_IS_EMPTY(			(11)
33                              &( pxQueue->xTasksWaitingToSend ) ) == pdFALSE ) {
34                         /* 將任務(wù)從阻塞中恢復(fù) */
35                         if ( xTaskRemoveFromEventList(		(12)
36                                  &( pxQueue->xTasksWaitingToSend ) ) != pdFALSE ) {
37                             /* 如果被恢復(fù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前任務(wù)高，會(huì)進(jìn)行一次任務(wù)切換 */
38                             queueYIELD_IF_USING_PREEMPTION();	(13)
39                         } else {
40                             mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
41                         }
42                     } else {
43                         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
44                     }
45                 } else {					(14)
46                     /* 任務(wù)只是看一下消息（peek），并不出隊(duì) */	
47                     traceQUEUE_PEEK( pxQueue );
48 
49                     /* 因?yàn)槭侵蛔x消息 所以還要還原讀消息位置指針 */
50                     pxQueue->u.pcReadFrom = pcOriginalReadPosition; (15)
51 
52                     /* 判斷一下消息隊(duì)列中是否還有等待獲取消息的任務(wù) */
53                     if ( listLIST_IS_EMPTY(			(16)
54                              &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ) ) == pdFALSE ) {
55                         /* 將任務(wù)從阻塞中恢復(fù) */
56                         if ( xTaskRemoveFromEventList(			
57                               &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ) ) != pdFALSE ) {
58                             /* 如果被恢復(fù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前任務(wù)高，會(huì)進(jìn)行一次任務(wù)切換 */
59                             queueYIELD_IF_USING_PREEMPTION();	
60                         } else {
61                             mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
62                         }
63                     } else {
64                         mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
65                     }
66                 }
67 
68                 taskEXIT_CRITICAL();				(17)
69                 return pdPASS;
70             } else {						(18)
71                 /* 消息隊(duì)列中沒(méi)有消息可讀 */
72                 if ( xTicksToWait == ( TickType_t ) 0 ) {	(19)	
73                     /* 不等待，直接返回 */
74                     taskEXIT_CRITICAL();
75                     traceQUEUE_RECEIVE_FAILED( pxQueue );
76                     return errQUEUE_EMPTY;
77                 } else if ( xEntryTimeSet == pdFALSE ) {		
78                     /* 初始化阻塞超時(shí)結(jié)構(gòu)體變量，初始化進(jìn)入
79                     阻塞的時(shí)間xTickCount和溢出次數(shù)xNumOfOverflows */
80                     vTaskSetTimeOutState( &xTimeOut );		(20)
81                     xEntryTimeSet = pdTRUE;
82                 } else {
83                     mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
84                 }
85             }
86         }
87         taskEXIT_CRITICAL();					
88 
89         vTaskSuspendAll();
90         prvLockQueue( pxQueue );				(21)
91 
92         /* 檢查超時(shí)時(shí)間是否已經(jīng)過(guò)去了*/
93         if ( xTaskCheckForTimeOut( &xTimeOut, &xTicksToWait ) == pdFALSE ) {(22)
94             /* 如果隊(duì)列還是空的 */
95             if ( prvIsQueueEmpty( pxQueue ) != pdFALSE ) {
96                 traceBLOCKING_ON_QUEUE_RECEIVE( pxQueue );	(23)	
97                 /* 將當(dāng)前任務(wù)添加到隊(duì)列的等待接收列表中
98                    以及阻塞延時(shí)列表，阻塞時(shí)間為用戶指定的超時(shí)時(shí)間xTicksToWait */
99                 vTaskPlaceOnEventList(				
100                     &( pxQueue->xTasksWaitingToReceive ), xTicksToWait );
101                 prvUnlockQueue( pxQueue );
102                 if ( xTaskResumeAll() == pdFALSE ) {		
103                     /* 如果有任務(wù)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前任務(wù)高，會(huì)進(jìn)行一次任務(wù)切換 */
104                     portYIELD_WITHIN_API();			
105                 } else {
106                     mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
107                 }
108             } else {
109                 /* 如果隊(duì)列有消息了，就再試一次獲取消息 */
110                 prvUnlockQueue( pxQueue );			(24)
111                 ( void ) xTaskResumeAll();
112             }
113         } else {
114             /* 超時(shí)時(shí)間已過(guò)，退出 */
115             prvUnlockQueue( pxQueue );				(25)
116             ( void ) xTaskResumeAll();
117 
118             if ( prvIsQueueEmpty( pxQueue ) != pdFALSE ) {
119                 /* 如果隊(duì)列還是空的，返回錯(cuò)誤代碼errQUEUE_EMPTY */
120                 traceQUEUE_RECEIVE_FAILED( pxQueue );
121                 return errQUEUE_EMPTY;				(26)
122             } else {
123                 mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
124             }
125         }
126     }
127 }
128 /*-----------------------------------------------------------*/

提示

如果隊(duì)列存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)較大時(shí)，那最好是利用隊(duì)列來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的指針而不是數(shù)據(jù)本身，因?yàn)閭鬟f數(shù)據(jù)的時(shí)候是需要CPU一字節(jié)一字節(jié)地將數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)隊(duì)列或從隊(duì)列拷貝出來(lái)。而傳遞指針無(wú)論是在處理速度上還是內(nèi)存空間利用上都更有效。但是，當(dāng)利用隊(duì)列傳遞指針時(shí)，一定要十分小心地做到以下兩點(diǎn)：

1.指針指向的內(nèi)存空間的所有權(quán)必須明確

當(dāng)任務(wù)間通過(guò)指針共享內(nèi)存時(shí)，應(yīng)該從根本上保證所不會(huì)有任意兩個(gè)任務(wù)同時(shí)修改共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，或是以其它行為方式使得共享內(nèi)存數(shù)據(jù)無(wú)效或產(chǎn)生一致性問(wèn)題。原則上，共享內(nèi)存在其指針發(fā)送到隊(duì)列之前，其內(nèi)容只允許被發(fā)送任務(wù)訪問(wèn)；共享內(nèi)存指針從隊(duì)列中被讀出之后，其內(nèi)容亦只允許被接收任務(wù)訪問(wèn)。

2.指針指向的內(nèi)存空間必須有效

如果指針指向的內(nèi)存空間是動(dòng)態(tài)分配的，只應(yīng)該有一個(gè)任務(wù)負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)存釋放。當(dāng)這段內(nèi)存空間被釋放之后，就不應(yīng)該有任何一個(gè)任務(wù)再訪問(wèn)這段空間。 并且最最最重要的是禁止使用指針訪問(wèn)任務(wù)棧上的空間，也就是局部變量。因?yàn)楫?dāng)棧發(fā)生改變后，棧上的數(shù)據(jù)將不再有效。

到此，相信大家對(duì)“FreeRTOS消息隊(duì)列的特性和工作流程”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！