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V3:HAL庫開發(fā)、手把手教學(xué)下面功能：PID速度控制、PID循跡、PID跟隨、遙控、避障、PID角度控制、openmv視覺控制、電磁循跡、FreeRTOS、K210視覺智能車(更新中)、K230視覺智能車(更新中)、MSPM0G3507視覺智能車(更新中)

23.1.1-消息隊列的概念和函數(shù)

消息隊列概念

消息隊列簡稱隊列，是一種常用于任務(wù)間通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

如下圖：消息隊列可以在任務(wù)與任務(wù)間、中斷與任務(wù)間傳遞消息，實現(xiàn)任務(wù)接收來自其它任務(wù)或中斷的不固定長度的消息。

相比于裸機的全局數(shù)組，使用消息隊列有如下優(yōu)勢：

• 消息隊列具有超時機制，可以讓 FreeRTOS 內(nèi)核有效地管理任務(wù)。
• 使用消息隊列可以防止多任務(wù)的訪問沖突、防止數(shù)據(jù)競爭 出現(xiàn)錯誤.
• 使用消息隊列可以有效地解決中斷服務(wù)程序與任務(wù)之間消息傳遞的問題，使用全局數(shù)組的話，任務(wù)得不斷去監(jiān)測標(biāo)志位以獲取數(shù)據(jù)
• 消息隊列具有FIFO與LIFO儲存機制，方便處理數(shù)據(jù)。

消息隊列的通信機制

消息隊列是一種異步的通信方式。

任務(wù)能夠從隊列中讀取消息，當(dāng)隊列中的消息為空時，讀取消息的任務(wù)將被阻塞。用戶可以指定阻塞的任務(wù)時間 xTicksToWait，在這段時間中，如果隊列為空，該任務(wù)將保持阻塞狀態(tài)以等待隊列數(shù)據(jù)有效。當(dāng)隊列中有新消息時，被阻塞的任務(wù)會被喚醒并處理新消息；當(dāng)?shù)却臅r間超過指定的阻塞時間，即使隊列中沒有有效數(shù)據(jù)，任務(wù)也會自動從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài)。

通過消息隊列服務(wù)，任務(wù)或中斷服務(wù)可以將一條或多條消息放入消息隊列中。同樣，一個或多個任務(wù)可以從消息隊列中獲得消息。當(dāng)有多個消息發(fā)送到消息隊列時，通常是將先進入消息隊列的消息先傳給任務(wù)，也就是說，任務(wù)先得到的是最先進入消息隊列的消息，即先進先出原則(FIFO)，F(xiàn)reeRTOS的隊列也支持后進先出原則(LIFO)。

FreeRTOS中消息隊列特性

• 消息支持先進先出方式排隊，支持異步讀寫工作方式
• 讀寫隊列均支持超時機制
• 消息支持后進先出方式排隊，向隊首發(fā)送消息(LIFO)
• 可以允許不同長度(不超過隊列節(jié)點最大值)的任意類型消息
• 一個任務(wù)能夠從任意一個消息隊列接收和發(fā)送消息
• 多個任務(wù)能夠從同一個消息隊列接收和發(fā)送消息
• 當(dāng)隊列使用結(jié)束后，可以通過刪除隊列函數(shù)進行刪除

消息隊列應(yīng)用場景

消息隊列可用于發(fā)送不定長消息的場合。

隊列是FreeRTOS 主要的任務(wù)間通信方式，可以在任務(wù)與任務(wù)間、中斷和任務(wù)間傳送信息，發(fā)送到隊列的消息是通過復(fù)制方式實現(xiàn)的，這意味著隊列存儲的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，而不是原始數(shù)據(jù)的引用。

消息隊列的常用API函數(shù)

創(chuàng)建消息隊列

xQueueCreate():

QueueHandle_t xQueueCreate( 
    UBaseType_t uxQueueLength, //隊列的最大長度，表示隊列可以容納的元素個數(shù)。
    UBaseType_t uxItemSize //隊列中每個元素的大小（以字節(jié)為單位）。即每個元素占用的內(nèi)存空間?？梢允侨魏螖?shù)據(jù)類型的大小，例如 sizeof(int)、sizeof(char) 等。
);
QueueHandle_t 返回值：
成功：返回隊列句柄（QueueHandle_t），這個句柄將用于后續(xù)的隊列操作（如發(fā)送和接收數(shù)據(jù)）。
失?。喝绻麆?chuàng)建隊列失敗，返回 NULL。       

任務(wù)中向隊列發(fā)送數(shù)據(jù)-不會覆蓋原有數(shù)據(jù)

xQueueSend() :

A

BaseType_t xQueueSend( 
    QueueHandle_t xQueue, //隊列句柄，表示你要操作的隊列。
    const void * pvItemToQueue, //指向要發(fā)送到隊列的數(shù)據(jù)的指針。數(shù)據(jù)會被復(fù)制到隊列中。
    TickType_t xTicksToWait //等待隊列空間的時間。如果隊列滿了，xQueueSend 會等待空閑空間。此值可以是 0 表示非阻塞操作，portMAX_DELAY 表示無限等待，或者其他自定義的等待時間。
);
BaseType_t 返回值：
pdPASS：成功將數(shù)據(jù)發(fā)送到隊列。
errQUEUE_FULL：隊列已滿，無法立即放入數(shù)據(jù)。如果 xTicksToWait 設(shè)置為 0，則是非阻塞的，隊列滿時返回 errQUEUE_FULL。
errQUEUE_BLOCKED：如果隊列滿且設(shè)置了阻塞時間，任務(wù)會被阻塞直到有空間。                     

任務(wù)中向隊列發(fā)送數(shù)據(jù)-會強制覆蓋原有數(shù)據(jù)

BaseType_t xQueueOverwrite( QueueHandle_t xQueue,       //隊列句柄
                           const void *pvItemToQueue    //要發(fā)送到隊列的數(shù)據(jù)指針
                          );

函數(shù)作用：函數(shù)會強制將新數(shù)據(jù)寫入隊列，并覆蓋隊列中原有的元素。
返回值：
如果操作成功，返回 pdPASS。
如果隊列為空或出現(xiàn)其他錯誤，返回 errQUEUE_FULL。

任務(wù)中接收隊列數(shù)據(jù)-會從隊列中移除該數(shù)據(jù)

xQueueReceive():

BaseType_t xQueueReceive( 
    QueueHandle_t xQueue, //要接收數(shù)據(jù)的隊列句柄。這個句柄是在創(chuàng)建隊列時由 xQueueCreate() 返回的。它標(biāo)識了隊列。
    void * const pvBuffer, //指向接收數(shù)據(jù)存儲位置的指針。數(shù)據(jù)將被放置到這個緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)的大小應(yīng)當(dāng)足夠存儲隊列中每個消息的內(nèi)容。
    TickType_t xTicksToWait//指定任務(wù)在隊列中沒有數(shù)據(jù)時應(yīng)該等待的時間，單位是 FreeRTOS 系統(tǒng)中的“滴答”（tick）。如果設(shè)置為 0，則表示不等待，隊列為空時 xQueueReceive() 將立即返回。如果設(shè)置為 portMAX_DELAY，表示無限期等待，直到隊列中有數(shù)據(jù)。
);

返回值：
pdPASS：
如果成功從隊列接收數(shù)據(jù)，返回 pdPASS（即 1）。
errQUEUE_EMPTY：
如果隊列為空且任務(wù)設(shè)置的等待時間為 0，或者任務(wù)等待超時，返回 errQUEUE_EMPTY（即 0）。

任務(wù)中接收隊列數(shù)據(jù)-但不會將數(shù)據(jù)移除

BaseType_t xQueuePeek( QueueHandle_t xQueue,//這是隊列的句柄，指向你想要查看的隊列。隊列句柄是通過 xQueueCreate() 創(chuàng)建隊列時獲得的。
                      void * pvBuffer, //這是一個指向接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針，隊列中的數(shù)據(jù)會被復(fù)制到這個緩沖區(qū)。注意，數(shù)據(jù)將從隊列復(fù)制到該緩沖區(qū)中，但不會刪除隊列中的數(shù)據(jù)。
                      TickType_t xTicksToWait //如果隊列為空，xQueuePeek() 會阻塞直到隊列中有數(shù)據(jù)可用。如果 xTicksToWait 為 0，表示函數(shù)不會阻塞（即，如果隊列為空，函數(shù)會立即返回）。如果為 portMAX_DELAY，則函數(shù)會一直等待，直到隊列有數(shù)據(jù)可用。
                     );

返回值
pdPASS：如果成功地從隊列中“查看”到數(shù)據(jù)，則返回 pdPASS。
errQUEUE_EMPTY：如果隊列為空且 xTicksToWait 為 0，表示沒有數(shù)據(jù)可查看，函數(shù)將返回 errQUEUE_EMPTY。
其他返回值：在發(fā)生錯誤時，可能會返回其他錯誤碼。
    
如果隊列為空， xQueuePeek() 會阻塞直到隊列中有數(shù)據(jù)可用。如果 xTicksToWait 為 0，表示函數(shù)不會阻塞（即，如果隊列為空，函數(shù)會立即返回）。如果為 portMAX_DELAY，則函數(shù)會一直等待，直到隊列有數(shù)據(jù)可用。

中斷中向隊列發(fā)送數(shù)據(jù)-不會覆蓋原有數(shù)據(jù)

xQueueSendFromISR():

BaseType_t xQueueSendFromISR(
    QueueHandle_t xQueue,         // 要發(fā)送數(shù)據(jù)的隊列句柄
    const void * pvItemToQueue,   // 指向要發(fā)送的數(shù)據(jù)的指針
    BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken // 用于指示是否喚醒了更高優(yōu)先級的任務(wù)
);

**返回值**

- **`pdPASS`**: 表示隊列成功接收數(shù)據(jù)并且返回成功。
- **`errQUEUE_FULL`**: 表示隊列已滿，無法發(fā)送數(shù)據(jù)到隊列中。
    
在 FreeRTOS 中，默認情況下， xQueueSendFromISR() 會根據(jù)隊列是否已滿來判斷是否將數(shù)據(jù)寫入隊列。如果隊列已經(jīng)滿了，并且沒有使用 隊列覆蓋機制，它會返回 errQUEUE_FULL，并且數(shù)據(jù)不會被寫入隊列。如果希望強制寫入隊列使用 xQueueOverwriteFromISR()

中斷中向隊列發(fā)送數(shù)據(jù)-會且強制覆蓋原有數(shù)據(jù)

BaseType_t xQueueOverwriteFromISR(
    QueueHandle_t xQueue,                  //要操作的隊列句柄（通過 xQueueCreate() 創(chuàng)建）。
    const void *pvItemToQueue,			   //指向要發(fā)送到隊列的數(shù)據(jù)的指針。數(shù)據(jù)的大小由創(chuàng)建隊列時指定的大?。╱xItemSize）決定。
    BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken   // 用于指示是否需要任務(wù)切換的標(biāo)志
);
BaseType_t  返回值
pdPASS：表示數(shù)據(jù)已成功寫入隊列（覆蓋舊數(shù)據(jù)）。
此函數(shù)沒有返回 errQUEUE_FULL，因為它總是會覆蓋數(shù)據(jù)，即使隊列已滿。
    
FreeRTOS 中的一個特殊隊列操作函數(shù)，專門用于在 中斷服務(wù)例程（ISR）中 向隊列寫入數(shù)據(jù)，并 強制覆蓋隊列中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)。也就是在隊列已經(jīng)滿的時候依舊可以寫入最新數(shù)據(jù)。

中斷中從隊列接收數(shù)據(jù)-會從隊列中移除該數(shù)據(jù)

**xQueueReceiveFromISR(): **

BaseType_t xQueueReceiveFromISR(
    QueueHandle_t xQueue,                    // 要從中接收數(shù)據(jù)的隊列句柄
    void * const pvBuffer,                   // 用于存儲接收到的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)
    BaseType_t * const pxHigherPriorityTaskWoken // 用于指示是否需要任務(wù)切換的標(biāo)志
);

返回值：

- **`pdPASS`**：表示從隊列成功接收到數(shù)據(jù)。
- **`errQUEUE_EMPTY`**：表示隊列為空，沒有數(shù)據(jù)可以接收。

xQueueReceiveFromISR() 在 接收數(shù)據(jù)時會 接收完數(shù)據(jù)后，會將該數(shù)據(jù)移除

中斷中從隊列接收數(shù)據(jù)-但不移除該數(shù)據(jù)

BaseType_t xQueuePeekFromISR( 
    QueueHandle_t xQueue,                //隊列的句柄，指定你要從中讀取數(shù)據(jù)的隊列
    void *pvBuffer, 	                //指向存儲接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。接收到的數(shù)據(jù)會存放在這里，但不會從隊列中移除。
    BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken //指向 BaseType_t 類型的變量，標(biāo)記是否有高優(yōu)先級任務(wù)被喚醒。如果在調(diào)用過程中有高優(yōu)先級任務(wù)就緒，F(xiàn)reeRTOS 會根據(jù)這個標(biāo)志決定是否進行任務(wù)切換。
);
xQueuePeekFromISR() 從隊列中讀取數(shù)據(jù)，但 不移除數(shù)據(jù)。這意味著即使讀取了隊列中的數(shù)據(jù)，隊列中原來的數(shù)據(jù)仍然保留，其他任務(wù)或中斷可以繼續(xù)讀取隊列中的數(shù)據(jù)。
返回值：
pdPASS：表示成功接收到數(shù)據(jù)。
errQUEUE_EMPTY：表示隊列為空，沒有接收到任何數(shù)據(jù)。