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LiteOS 消息队列

發(fā)布時間：2023/12/14 编程问答 39 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 LiteOS 消息队列小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

參考：【野火】物聯(lián)網操作系統(tǒng) LiteOS 開發(fā)實戰(zhàn)指南

3 LiteOS消息隊列

3.1 消息隊列簡介

消息隊列是一種常用于任務間通信的數據結構

可以在任務與任務間、中斷和任務間傳遞消息，實現(xiàn)接收來自任務或者中斷的不固定長度的消息，并根據不同的接口選擇傳遞消息是否存放在自己的空間

消息隊列是一種異步的通信方式，用戶在處理業(yè)務時，消息隊列提供異步處理機制，允許將一個消息放入隊列，但并不立即處理它

消息隊列使用時需要包含頭文件los_queue.h

3.2 LiteOS消息隊列的特點

消息以先進先出方式排隊，支持異步讀寫工作方式

讀隊列和寫隊列都支持超時機制

發(fā)送消息類型由通信雙方約定，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

消息支持先進后出的方式排隊，往隊首發(fā)送消息（LIFO）

一個任務能夠從任意一個消息隊列接收和發(fā)送消息

多個任務能夠從同一個消息隊列接收和發(fā)送消息

當隊列使用結束后，如果是動態(tài)申請的內存，需要通過釋放內存函數回收

3.3 LiteOs消息隊列的運作機制

創(chuàng)建隊列時，用戶根據傳入的隊列長度和消息節(jié)點來開辟相應的內存空間

隊列控制塊中維護消息頭結點位置usQueueHead和一個消息尾節(jié)點位置usQueueTail來表示消息隊列的消息存儲情況

可以將LiteOs消息隊列看成一個_環(huán)形隊列_

寫隊列是從usQueueTail所指的尾部的空閑節(jié)點寫入區(qū)域，利用usReadWriteableCnt[OS_QUEUE_WRITE]來判斷是否可以寫入

讀隊列是從usQueueHead找到最先入隊列的消息節(jié)點進行讀取，利用usReadWriteableCnt[OS_QUEUE_READ]判斷隊列是否有消息可讀取，若沒有消息的隊列進行讀隊列操作會引起任務掛起

刪除隊列根據傳入的隊列ID尋找到對應的隊列，把隊列狀態(tài)設置為未使用，釋放原隊列所占空間

LiteOs的消息隊列采用兩個雙向鏈表來維護一個鏈表指向消息隊列的頭部，一個鏈表指向消息隊列的尾尾(stReadWriteList[QUEUE_HEAD_TAIL])，通過訪問這兩個鏈表就能直接訪問對應的消息空間,并且通過消息隊列控制塊中的讀寫類型(usReadWriteableCnt[QUEUE_READ_WRITE])來操作消息隊列

消息隊列的運作過程如下圖所示

LiteOs消息隊列運作圖

消息隊列讀寫消息圖

3.4 LiteOs消息隊列的傳輸機制

消息隊列是一種FIFO線性表，也支持LIFO

消息數據傳輸支持值傳遞（拷貝）和引用傳遞

兩種傳遞方式比較

消息傳遞方式大小重要性

拷貝	數據量小的場合	數據重要性高
引用方式	數據量大的場合	重要性一般場合

3.5 消息隊列的阻塞機制

顧名思義，就是指讀/寫消息隊列時，能夠完整的不受其他任務干擾的完成讀/寫，即阻塞機制

3.5.1 出隊阻塞

讀操作，若消息隊列中沒有消息，會有三種選擇
- 該任務繼續(xù)干別的事情，不會進入阻塞狀態(tài)
- 該任務等待消息隊列的消息，等待時間由用戶定制，等待過程即為阻塞狀態(tài)，消息隊列有了對應的消息后，該任務轉為就緒狀態(tài)，然后根據該任務的優(yōu)先級讀取隊列消息，若超時，則該任務放棄等待，去干別的事情
- 該任務死等，等不到消息就不干別的事情，該任務一直進入阻塞狀態(tài)，直到完成讀取隊列的消息

3.5.2 入隊阻塞

寫操作，若消息隊列已經滿了，會進行如下處理
- 發(fā)送消息操作的時候，當且僅當隊列被允許入隊時，發(fā)送者才能成功發(fā)送消息
- 隊列中無可用消息空間時，系統(tǒng)會根據用戶指定的阻塞超時時間將任務阻塞，在指定的超時時間內如果還不能完成入隊操作，發(fā)送消息的任務或者中斷服務程序會收到一個錯誤代碼LOS_ERRNO_QUEUE_ISFULL ，然后解除阻塞狀態(tài)
- 只有在任務中發(fā)送消息才允許進行阻塞狀態(tài)，在中斷中發(fā)送消息不允許帶有阻塞機制的，否則返回錯誤代碼LOS_ERRNO_QUEUE_READ_IN_INTERRUPT
- 如果有多個任務阻塞在一個消息隊列中，那么這些阻塞的任務將按照任務優(yōu)先級進行排序，優(yōu)先級高的任務將優(yōu)先獲得隊列的訪問權

3.6 常用消息隊列的函數介紹

3.6.1 使用隊列模塊的典型流程

創(chuàng)建消息隊列LOS_QueueCreate，在創(chuàng)建任務之前

創(chuàng)建成功后，可以得到消息隊列的ID值

寫隊列操作函數LOS_QueueWrite ，在對應需要傳遞消息的任務中使用

讀隊列操作函數LOS_QueueRead ，在對應需要讀取消息的任務中使用

刪除隊列LOS_QueueDelete

3.6.2 創(chuàng)建消息隊列LOS_QueueCreate()

創(chuàng)建消息隊列的內存空間：
$內存空間 = 消息隊列控制塊大小 + （單個消息空間大小 + 4 字節(jié) ） ? 消息隊列長度$

當消息隊列被創(chuàng)建時，系統(tǒng)會為控制塊分配對應的內存空間，用于保存消息隊列的（消息存儲位置，頭指針，尾指針，消息大小，以及隊列長度等）

UINT32 LOS_QueueCreate(CHAR *pcQueueName,//消息隊列的名稱，暫時未使用UINT16 usLen,// 隊列長度UINT32 *puwQueueID,//成功創(chuàng)建的隊列控制結構ID，需要用戶在創(chuàng)建前定義UINT32 uwFlags,//隊列參數，保留參數，暫時不使用UINT16 usMaxMsgSize )//最大消息字節(jié) {... }// 隊列控制塊 typedef struct tagQueueCB {UINT8 *pucQueue; /**< 隊列指針 */UINT16 usQueueState; /**< 隊列狀態(tài) */UINT16 usQueueLen; /**< 隊列中消息個數 */UINT16 usQueueSize; /**< 消息節(jié)點大小 */UINT16 usQueueID; /**< 隊列ID */UINT16 usQueueHead; /**< 消息頭結點位置 */UINT16 usQueueTail; /**< 消息尾結點位置 */UINT16 usReadWriteableCnt[2]; /**< 可讀或者可寫資源的計數0：可讀，1：可寫 */LOS_DL_LIST stReadWriteList[2]; /**< 指向要讀取或寫入的鏈表的指針0：讀列表 */LOS_DL_LIST stMemList; /** 指向內存鏈表的指針 */ } QUEUE_CB_S;

先定義隊列ID，再調用LOS_QueueCreate() 函數創(chuàng)建，才能成功創(chuàng)建消息隊列

3.6.2 消息隊列刪除函數LOS_QueueDelete()

隊列刪除函數是直接根據隊列ID直接刪除的

UINT32 LOS_QueueDelete(UINT32 uwQueueID)

隊列在使用或者阻塞中是不能被刪除的

3.6.3 消息隊列寫數據函數

任務或者中斷程序都可以給消息隊列寫入消息

當寫入消息時，

如果隊列未滿，LiteOS會將消息拷貝到消息隊列的尾部，
若滿，會根據用戶指定的阻塞超時時間進行阻塞，在這段時間中，如果隊列還是滿的，該任務將保持阻塞狀態(tài)以等待有空閑的消息空間，如果其他任務從其等待的隊列中讀取了數據，則消息隊列空出空間，該等待的任務自動由阻塞狀態(tài)轉為就緒態(tài)，并寫入消息
當任務等待的時間超過指定的阻塞時間，即使隊列中還是滿的，任務也會自動從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)，此時發(fā)送消息的任務/中斷程序會收到一個錯誤碼：LOS_ERRNO_QUEUE_ISFULL

不帶拷貝寫入函數LOS_QueueWrite()：

UINT32 LOS_QueueWrite(UINT32 uwQueueID, // 隊列IDVOID *pBufferAddr, // 存儲寫入的數據的起始地址UINT32 uwBufferSize, // 存入緩存區(qū)的大小UINT32 uwTimeOut); // 等待時間（0~LOS_WAIT_FOREVER）

寫入隊列需要注意幾點：

在使用寫入隊列的操作前應先創(chuàng)建要寫入的隊列
在中斷上下文環(huán)境中，必須使用非阻塞模式寫入，也就是等待時間為 0 個 tick
在初始化 LiteOS 之前無法調用此 API
將寫入由 uwBufferSize 指定大小的數據，其數據存儲在 BufferAddr 指定的地址，那么該數據地址必須有效，否則會發(fā)生錯誤
寫入隊列節(jié)點中的是數據的地址

帶拷貝寫入LOS_ QueueWriteCopy()

UINT32 LOS_QueueWriteCopy(UINT32 uwQueueID, // 隊列IDVOID *pBufferAddr, // 存儲寫入的數據的起始地址UINT32 uwBufferSize, // 存入緩存區(qū)的大小UINT32 uwTimeOut); // 等待時間（0~LOS_WAIT_FOREVER）

注意點同不帶拷貝寫入，區(qū)別是寫入隊列中的是存儲在pBufferAddr中的數據

3.6.4 消息隊列讀數據函數

LOS_ QueueRead()（不帶拷貝方式讀出）

UINT32 LOS_QueueRead(UINT32 uwQueueID, // 隊列IDVOID *pBufferAddr, // 存儲寫入的數據的起始地址UINT32 uwBufferSize, // 存入緩存區(qū)的大小UINT32 uwTimeOut); // 等待時間（0~LOS_WAIT_FOREVER）

注意點：

在使用讀取隊列的操作前應先創(chuàng)建要寫入的隊列
隊列讀取采用的是先進先出（FIFO）模式，首先讀取首先存儲在隊列中的數據
必須要我們自己定義一個存儲讀取出來的數據的地方，并且把存儲數據的起始地址傳遞給 LOS_ QueueRead()函數，否則，將發(fā)生地址非法的錯誤。
在中斷上下文環(huán)境中，必須使用非阻塞模式寫入，也就是等待時間為 0 個 tick
在初始化 LiteOS 之前無法調用此 API
pBufferAddr里存放的是隊列節(jié)點的地址
LOS_QueueReadCopy()和 LOS_QueueWriteCopy()是一組接口，LOS_QueueRead()和 LOS_QueueWrite()是一組接口，兩組接口需要配套使用

LOS_ QueueReadCopy()（帶拷貝讀出）

UINT32 LOS_QueueReadCopy(UINT32 uwQueueID, // 隊列 IDVOID * pBufferAddr, // 存儲獲取數據的起始地址UINT32 * puwBufferSize,// 保存讀取之后數據大小的值UINT32 uwTimeOut) // 等待時間

注意點同上，不同的是

pBufferAddr存放的是消息隊列中的數據
需要定義一個空間保存讀取數據的大小

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LiteOS 消息队列的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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