消息队列和事件标志组
2024-01-09 08:42:16
UCOSIII提供了消息队列的功能，消息队列可以在任务与任务间、中断和任务间传递信息，实现了任务接收来自其他任务或中断的任意类型不同长度的消息。
消息队列与信号量的逻辑相同，任务能够从队列里面读取消息（信号量），当队列中的（信号量）消息是空时，读取消息（信号量）的任务将被阻塞，用户还可以指定阻塞的任务时间 timeout，在这段时间中，如果队列为空，该任务将保持阻塞状态以等待队列数据有效。
消息队列是一种异步的通信方式。通过消息队列服务，任务或中断服务程序可以将消息放入消息队列中。同样，一个或多个任务可以从消息队列中获得消息。
一、消息队列
在UCOSIII中，常用的消息队列API函数有三个：OSQCreate()、OSQPost()和OSQPend()。
声明消息队列
OS_Q queue; //声明消息队列
创建消息队列函数OSQCreate():
该函数用于创建一个消息队列，并返回一个消息队列的句柄。可以通过该句柄来操作消息队列，例如发送消息和接收消息。
void OSQCreate (OS_Q *p_q, //指向消息队列的指针
CPU_CHAR *p_name, //队列的名字
OS_MSG_QTY max_qty, //最多可存放消息的数目
OS_ERR *p_err) //返回错误类型
向消息队列发送消息函数OSQPost():
该函数用于向消息队列发送消息。可以将需要传递的数据作为参数传入该函数，函数会将数据放入消息队列中，供其他任务或线程使用。
void OSQPost (OS_Q *p_q, //消息变量指针
void *p_void, //要发送的数据的指针
OS_MSG_SIZE msg_size, //数据字节大小
OS_OPT opt, //先进先出和发布给全部任务的形式
OS_ERR *p_err) //返回错误类型
OS_OPT_POST_FIFO 默认采用 FIFO 方式发送
OS_OPT_POST_LIFO 采用 LIFO 方式发送消息
OS_OPT_POST_1 将消息发布到最高优先级的等待任务
OS_OPT_POST_ALL 向所有等待的任务广播消息
OS_OPT_POST_NO_SCHED 发送消息但是不进行任务调度
等待消息队列函数OSQPend():
该函数用于等待消息队列中的消息。当消息队列中有消息时，该函数会将消息取出并返回给调用者。如果消息队列为空，则该函数会一直等待，直到有消息到达。
void *OSQPend (OS_Q *p_q, //消息队列指针
OS_TICK timeout, //等待期限（单位：时钟节拍）
OS_OPT opt, //选项
OS_MSG_SIZE *p_msg_size, //返回消息大小（单位：字节）
CPU_TS *p_ts, //获取等到消息时的时间戳
OS_ERR *p_err) //返回错误类型
OS_OPT_PEND_BLOCKING 没有获取到信号量就等待
OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING 没有获取到信号量就也不等待
案例：主任务执行按键扫描，并将扫描结果发送至消息队列。按键处理任务等待按键消息，获取到消息后根据按键扫描结果开启定时器，定时器中断发送字符串到消息队列，显示任务等待获取字符串消息队列，获取后后展示消息队列。
#define KEYMSG_Q_NUM 1 //按键消息队列的数量
#define DATAMSG_Q_NUM 4 //发送数据的消息队列的数量
OS_Q KEY_Msg; //定义一个消息队列，用于按键消息传递，模拟消息邮箱
OS_Q DATA_Msg; //定义一个消息队列，用于发送数据
定时器
u8 tmr1sta=0; //标记定时器的工作状态
OS_TMR tmr1; //定义一个定时器
void tmr1_callback(void *p_tmr,void *p_arg); //定时器1回调函数
void start_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
//创建消息队列KEY_Msg
OSQCreate ((OS_Q* )&KEY_Msg, //消息队列
(CPU_CHAR* )"KEY Msg", //消息队列名称
(OS_MSG_QTY )KEYMSG_Q_NUM, //消息队列长度，这里设置为1
(OS_ERR* )&err); //错误码
//创建消息队列DATA_Msg
OSQCreate ((OS_Q* )&DATA_Msg,
(CPU_CHAR* )"DATA Msg",
(OS_MSG_QTY )DATAMSG_Q_NUM,
(OS_ERR* )&err);
//创建定时器1
OSTmrCreate((OS_TMR *)&tmr1, //定时器1
(CPU_CHAR *)"tmr1", //定时器名字
(OS_TICK )0, //0ms
(OS_TICK )50, //50*10=500ms
(OS_OPT )OS_OPT_TMR_PERIODIC, //周期模式
(OS_TMR_CALLBACK_PTR)tmr1_callback,//定时器1回调函数
(void *)0, //参数为0
(OS_ERR *)&err); //返回的错误码
//创建主任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Main_TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"Main task",
(OS_TASK_PTR )main_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )MAIN_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MAIN_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
//创建按键任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Keyprocess_TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"Keyprocess task",
(OS_TASK_PTR )Keyprocess_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )KEYPROCESS_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&KEYPROCESS_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)KEYPROCESS_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)KEYPROCESS_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
//创建MSGDIS任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Msgdis_TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"Msgdis task",
(OS_TASK_PTR )msgdis_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )MSGDIS_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MSGDIS_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MSGDIS_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MSGDIS_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区
OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err); //删除start_task任务自身
}
//定时器1的回调函数
void tmr1_callback(void *p_tmr,void *p_arg)
{
u8 *pbuf;
static u8 msg_num;
OS_ERR err;
pbuf = mymalloc(10); //申请10个字节
if(pbuf) //申请内存成功
{
msg_num++;
sprintf((char*)pbuf,"ALIENTEK %d",msg_num);
//发送消息
OSQPost((OS_Q* )&DATA_Msg,
(void* )pbuf,
(OS_MSG_SIZE)10,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FIFO,
(OS_ERR* )&err);
if(err != OS_ERR_NONE)
{
myfree(pbuf); //释放内存
OSTmrStop(&tmr1,OS_OPT_TMR_NONE,0,&err); //停止定时器1
tmr1sta = !tmr1sta;
LCD_ShowString(10,150,100,16,16,"TMR1 STOP! ");
}
}
}
//主任务的任务函数
void main_task(void *p_arg)
{
u8 key,num;
OS_ERR err;
u8 *p;
while(1)
{
key = KEY_Scan(0); //扫描按键
if(key)
{
//发送消息
OSQPost((OS_Q* )&KEY_Msg,
(void* )&key,
(OS_MSG_SIZE)1,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FIFO,
(OS_ERR* )&err);
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时10ms
}
}
//按键处理任务的任务函数
void Keyprocess_task(void *p_arg)
{
u8 num;
u8 *key;
OS_MSG_SIZE size;
OS_ERR err;
while(1)
{
//请求消息KEY_Msg
key=OSQPend((OS_Q* )&KEY_Msg,
(OS_TICK )0,
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
(OS_MSG_SIZE* )&size,
(CPU_TS* )0,
(OS_ERR* )&err);
switch(*key)
{
case WKUP_PRES: //KEY_UP控制LED1
LED1 = ~LED1;
break;
case KEY1_PRES: //KEY1控制定时器1
tmr1sta = !tmr1sta;
if(tmr1sta)
{
OSTmrStart(&tmr1,&err);
LCD_ShowString(10,150,100,16,16,"TMR1 START!");
}
else
{
OSTmrStop(&tmr1,OS_OPT_TMR_NONE,0,&err);
LCD_ShowString(10,150,100,16,16,"TMR1 STOP! ");
}
break;
}
}
}
//显示消息队列中的消息
void msgdis_task(void *p_arg)
{
u8 *p;
OS_MSG_SIZE size;
OS_ERR err;
while(1)
{
p=OSQPend((OS_Q* )&DATA_Msg, //请求消息
(OS_TICK )0,
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
(OS_MSG_SIZE* )&size,
(CPU_TS* )0,
(OS_ERR* )&err);
LCD_ShowString(5,270,100,16,16,p);
myfree(p); //释放内存
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时1s
}
}
二、任务内建消息队列
任务创建函数中的消息队列设置参数：OS_MSG_QTY q_size
void OSTaskCreate ( OS_TCB *p_tcb,//指向任务的任务控制块
CPU_CHAR *p_name,//任务名字
OS_TASK_PTR p_task,//任务函数名字
void *p_arg,//传递给任务的参数
OS_PRIO prio,//任务优先级
CPU_STK *p_stk_base,//任务堆栈基地址
CPU_STK_SIZE stk_limit,//任务堆栈深度
CPU_STK_SIZE stk_size,//任务堆栈大小
OS_MSG_QTY q_size,//可选消息队列大小
OS_TICK time_quanta,//使能时间片轮转调度，默认时钟节拍除以10
void *p_ext,//指向用户补充的存储区
OS_OPT opt,//任务的特定选项
OS_ERR *p_err)//保存错误码
任务消息等待
void *OSTaskQPend (OS_TICK timeout, //超时等待时间
OS_OPT opt, //是否使用阻塞
OS_MSG_SIZE *p_msg_size, //指向存放大小变量
CPU_TS *p_ts, //时间戳
OS_ERR *p_err)
任务消息发送
void OSTaskQPost (OS_TCB *p_tcb, //指向消息要发送的任务块
void *p_void, //要发送的数据指针
OS_MSG_SIZE msg_size, //发送数据大小
OS_OPT opt, //发送操作类型选项
OS_ERR *p_err)
OS_OPT_POST_FIFO //先进先出
OS_OPT_POST_LIFO //先进后出
OS_OPT_POST_NO_SCHED //发送后不进行任务调度选项可以作|操作
案例
主任务检测按键按下后开启定时器，定时器中断服务函数发送消息数组，显示任务等待定时器发送消息数组后接收并展示消息数组。
//开始任务函数
void start_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
//创建定时器1
OSTmrCreate((OS_TMR *)&tmr1, //定时器1
(CPU_CHAR *)"tmr1", //定时器名字
(OS_TICK )0, //0ms
(OS_TICK )50, //50*10=500ms
(OS_OPT )OS_OPT_TMR_PERIODIC, //周期模式
(OS_TMR_CALLBACK_PTR)tmr1_callback,//定时器1回调函数
(void *)0, //参数为0
(OS_ERR *)&err); //返回的错误码
//创建主任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Main_TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"Main task",
(OS_TASK_PTR )main_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )MAIN_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MAIN_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
//创建MSGDIS任务
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Msgdis_TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"Msgdis task",
(OS_TASK_PTR )msgdis_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )MSGDIS_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MSGDIS_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MSGDIS_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MSGDIS_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )TASK_Q_NUM, //任务Msgdis_task需要使用内建消息队列，消息队列长度为4
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区
OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err); //删除start_task任务自身
}
//定时器1的回调函数
void tmr1_callback(void *p_tmr,void *p_arg)
{
u8 *pbuf;
static u8 msg_num;
OS_ERR err;
pbuf = mymalloc(10); //申请10个字节
if(pbuf) //申请内存成功
{
msg_num++;
sprintf((char*)pbuf,"ALIENTEK %d",msg_num);
//发送消息
OSTaskQPost((OS_TCB* )&Msgdis_TaskTCB, //向任务Msgdis发送消息
(void* )pbuf,
(OS_MSG_SIZE)10,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FIFO,
(OS_ERR* )&err);
if(err != OS_ERR_NONE)
{
myfree(pbuf); //释放内存
OSTmrStop(&tmr1,OS_OPT_TMR_NONE,0,&err); //停止定时器1
tmr1sta = !tmr1sta;
LCD_ShowString(40,150,100,16,16,"TMR1 STOP! ");
}
}
}
//主任务的任务函数
void main_task(void *p_arg)
{
u8 key,num;
OS_ERR err;
u8 *p;
while(1)
{
key = KEY_Scan(0); //扫描按键
if(key==WKUP_PRES)
{
tmr1sta = !tmr1sta;
if(tmr1sta)
{
OSTmrStart(&tmr1,&err);
LCD_ShowString(40,150,100,16,16,"TMR1 START!");
}
else
{
OSTmrStop(&tmr1,OS_OPT_TMR_NONE,0,&err); //停止定时器1
LCD_ShowString(40,150,100,16,16,"TMR1 STOP! ");
}
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时10ms
}
}
//显示消息队列中的消息
void msgdis_task(void *p_arg)
{
u8 *p;
OS_MSG_SIZE size;
OS_ERR err;
while(1)
{
//请求消息
p=OSTaskQPend((OS_TICK )0,
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
(OS_MSG_SIZE* )&size,
(CPU_TS* )0,
(OS_ERR* )&err );
LCD_ShowString(40,270,100,16,16,p);
myfree(p); //释放内存
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时1s
}
}
三、事件标志组
当任务需要与多个事件的发生同步时，可以使用事件标志组。等待多个事件时，任何一个事件发生，任务才被同步，这种同步机制称为“或”同步，当所有的事件都发生时，任务才能被同步，这种同步机制被称为“与”同步。
创建一个事件标志组
调用函数OSFlagCreate()创建一个事件标志组
void OSFlagCreate (OS_FLAG_GRP *p_grp, //指向事件标志组
CPU_CHAR *p_name, //事件标志组的名字
OS_FLAGS flags, //定义事件标志组的初始值
OS_ERR *p_err)
/请求等待一个事件标志组
等待一个事件标志组需要调用函数OSFlagPend()
OS_FLAGS OSFlagPend (OS_FLAG_GRP *p_grp, //指向事件标志组
OS_FLAGS flags, //bit序列
OS_TICK timeout, //等待事件标志组的超时时间（节拍数)
OS_OPT opt, //决定任务等待的条件
CPU_TS *p_ts, //指向一个时间戳
OS_ERR *p_err)
向事件标志组发送事件标志
OS_FLAGS OSFlagPost (OS_FLAG_GRP *p_grp, //指向事件标志组
OS_FLAGS flags, //决定对哪些位清零和置位
OS_OPT opt, //决定对标志位的操作
OS_ERR *p_err)
案例：
时间标志组处理任务等待按键1和按键2标志位都置位后才会就绪执行，主任务中按键1和按键2按下分别向事件标志组发送按键1和按键2事件标志。
事件标志组//
#define KEY0_FLAG 0x01
#define KEY1_FLAG 0x02
#define KEYFLAGS_VALUE 0X00
OS_FLAG_GRP EventFlags; //定义一个事件标志组
//开始任务函数
void start_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
//创建一个事件标志组
OSFlagCreate((OS_FLAG_GRP*)&EventFlags, //指向事件标志组
(CPU_CHAR* )"Event Flags", //名字
(OS_FLAGS )KEYFLAGS_VALUE, //事件标志组初始值
(OS_ERR* )&err); //错误码
//创建主任务
OSTaskCreate((OS_TCB* )&Main_TaskTCB,
(CPU_CHAR* )"Main task",
(OS_TASK_PTR )main_task,
(void* )0,
(OS_PRIO )MAIN_TASK_PRIO,
(CPU_STK* )&MAIN_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MAIN_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void* )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR* )&err);
//创建MSGDIS任务
OSTaskCreate((OS_TCB* )&Flagsprocess_TaskTCB,
(CPU_CHAR* )"Flagsprocess task",
(OS_TASK_PTR )flagsprocess_task,
(void* )0,
(OS_PRIO )FLAGSPROCESS_TASK_PRIO,
(CPU_STK* )&FLAGSPROCESS_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)FLAGSPROCESS_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)FLAGSPROCESS_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void* )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR* )&err);
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区
OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err); //删除start_task任务自身
}
//主任务的任务函数
void main_task(void *p_arg)
{
u8 key,num;
OS_FLAGS flags_num;
OS_ERR err;
while(1)
{
key = KEY_Scan(0); //扫描按键
if(key == KEY0_PRES)
{
//向事件标志组EventFlags发送标志
flags_num=OSFlagPost((OS_FLAG_GRP*)&EventFlags,
(OS_FLAGS )KEY0_FLAG,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FLAG_SET,
(OS_ERR* )&err);
printf("事件标志组EventFlags的值:%d\r\n",flags_num);
}
else if(key == KEY1_PRES)
{
//向事件标志组EventFlags发送标志
flags_num=OSFlagPost((OS_FLAG_GRP*)&EventFlags,
(OS_FLAGS )KEY1_FLAG,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FLAG_SET,
(OS_ERR* )&err);
printf("事件标志组EventFlags的值:%d\r\n",flags_num);
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延时10ms
}
}
//事件标志组处理任务
void flagsprocess_task(void *p_arg)
{
u8 num;
OS_ERR err;
while(1)
{
//等待事件标志组
OSFlagPend((OS_FLAG_GRP*)&EventFlags,
(OS_FLAGS )KEY0_FLAG+KEY1_FLAG,
(OS_TICK )0,
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_FLAG_SET_ALL+OS_OPT_PEND_FLAG_CONSUME,
(CPU_TS* )0,
(OS_ERR* )&err);
num++;
LED1 = ~LED1;
LCD_Fill(6,131,233,313,lcd_discolor[num%14]);
printf("事件标志组EventFlags的值:%d\r\n",EventFlags.Flags);
}
}
文章来源:https://blog.csdn.net/STM89C56/article/details/135470554
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