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同步互斥与通信

队列

什么是队列

队列的内部是一个结构体，主要由一个buffer指针和两个链表（等待写入数据和等待读出数据链表）组成
队列的实质是一个环形数据缓冲区

队列特性

1、队列的阻塞访问，这也是队列能够实现任务同步与互斥的主要原因

当一个任务写队列时，当队伍满了，该任务也可进入阻塞状态还可以指定阻塞的时间。如果队列有空间了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有空间，则时间到之后它也会进入就绪态。既然写队列的任务个数没有限制，那么当多个任务写”满队列”时，这些任务都会进入阻塞状态：有多个任务在等待同一个队列的空间。当队列中有空间时，哪个任务会进入就绪态？

优先级最高的任务
如果大家的优先级相同，那等待时间最久的任务会进入就绪态

2、分辨数据源

将数据打包为一个结构体，存放发送方的名称和数据。

typedef struct {
ID_t eDataID;
int32_t lDataValue;
}Data_t;

不同的发送任务，先构造好结构体，填入自己的 eDataID ，再写队列；接收任务读出数据后，根据eDataID 就可以知道数据来源了。

3、传输大块数据

把大数据的结构体（大块数据）的地址写入队列，对方从队列得到这个地址，使用地址去访问那1000字节的数据。

使用地址来间接传输数据时，这些数据放在RAM里，对于这块RAM，要保证这几点：

RAM的所有者、操作者，必须清晰明了这块内存，就被称为”共享内存”。要确保不能同时修改RAM。比如，在写队列之前只有由发送者修改这块RAM，在读队列之后只能由接收者访问这块RAM。
RAM要保持可用这块RAM应该是全局变量，或者是动态分配的内存。对于动然分配的内存，要确保它不能提前释放：要等到接收者用完后再释放。另外，不能是局部变量。

队列函数及参数

创建队列

QueueHandle_t xQueueCreate( UBaseType_t uxQueueLength,
                            UBaseType_t uxItemSize
);

删除队列

删除队列的函数为 vQueueDelete() ，只能删除使用动态方法创建的队列，它会释放内存。原型如下：

void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );

写入队列

可以把数据写到队列头部BaseType_t xQueueSendToFront(),此时数据会插入到队列的头部，将被最先读出来，并且不会覆盖原来的数据。

也可以写到尾部

/* 等同于xQueueSendToBack
* 往队列尾部写入数据，如果没有空间，阻塞时间为xTicksToWait
*/
BaseType_t xQueueSend(QueueHandle_t xQueue,
                      const void *pvItemToQueue,
                      TickType_t xTicksToWait
);
/*
* 往队列尾部写入数据，如果没有空间，阻塞时间为xTicksToWait
*/

读取队列

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

在任务中创建队列

/* 队列句柄, 创建队列时会设置这个变量 */
QueueHandle_t xQueue;
int main( void )
{
prvSetupHardware();
/* 创建队列: 长度为5，数据大小为4字节(存放一个整数) */
xQueue = xQueueCreate( 5, sizeof( int32_t ) );
if( xQueue != NULL )
{
/* 创建2个任务用于写队列, 传入的参数分别是100、200
* 任务函数会连续执行，向队列发送数值100、200
* 优先级为1
*/
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender1", 1000, ( void * ) 100, 1, NULL );
xTaskCreate( vSenderTask, "Sender2", 1000, ( void * ) 200, 1, NULL );
/* 创建1个任务用于读队列
* 优先级为2, 高于上面的两个任务
* 这意味着队列一有数据就会被读走
*/
xTaskCreate( vReceiverTask, "Receiver", 1000, NULL, 2, NULL );
/* 启动调度器 */
vTaskStartScheduler();
}
else
{
/* 无法创建队列 */
}
/* 如果程序运行到了这里就表示出错了, 一般是内存不足 */
return 0;
}

在任务中写入队列

static void vSenderTask( void *pvParameters )
{
int32_t lValueToSend;
BaseType_t xStatus;
/* 我们会使用这个函数创建2个任务
* 这些任务的pvParameters不一样
*/
lValueToSend = ( int32_t ) pvParameters;
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 写队列
* xQueue: 写哪个队列
* &lValueToSend: 写什么数据? 传入数据的地址, 会从这个地址把数据复制进队列
* 0: 不阻塞, 如果队列满的话, 写入失败, 立刻返回
*/
xStatus = xQueueSendToBack( xQueue, &lValueToSend, 0 );
if( xStatus != pdPASS )
{
printf( "Could not send to the queue.\r\n" );
}
}
}

在任务中读取队列

static void vReceiverTask( void *pvParameters )
{
/* 读取队列时, 用这个变量来存放数据 */
int32_t lReceivedValue;
BaseType_t xStatus;
const TickType_t xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS( 100UL );
/* 无限循环 */
for( ;; )
{
/* 读队列
* xQueue: 读哪个队列
* &lReceivedValue: 读到的数据复制到这个地址
* xTicksToWait: 如果队列为空, 阻塞一会
*/
xStatus = xQueueReceive( xQueue, &lReceivedValue, xTicksToWait );
if( xStatus == pdPASS )
{
/* 读到了数据 */
printf( "Received = %d\r\n", lReceivedValue );
}
else
{
/* 没读到数据 */
printf( "Could not receive from the queue.\r\n" );
}
}
}