一、郵箱工作機制

RT_thread操作系統中的郵箱用于線程間通信，特點是開銷較小，效率比較高。郵箱中的每一封郵件只能容納固定的4字節內容（針對32位處理系統。指針的大小即為4字節，所以一封郵件恰好能容納一個指針）

線程或中斷服務例程把一封4字節長度的郵件發到郵箱中，而其他需要的線程可以通過郵箱中接收這些郵件并處理。

郵箱控制塊：

RT-Thread中使用郵箱實現線程異步通信工作，具有如下特性：

郵件支持先進先出方式排隊與優先級排隊方式，支持異步讀寫工作方式。 發送與接收郵件均支持超時機制。 一個線程能夠從任意一個消息隊列接收和發送郵件。 多個線程能夠向同一個郵箱發送郵件和從中接收郵件。 郵箱中的每一封郵件只能容納固定的4字節內容（可以存放地址）。 當隊列使用結束后，需要通過刪除郵箱以釋放內存。

郵箱與消息隊列很相似，消息隊列中消息的長度是可以由用戶配置的，但郵箱中郵件的大小卻只能是固定容納4字節的內容，所以，使用郵箱的開銷是很小的，因為傳遞的只能是4字節以內的內容，那么其效率會更高。

運作機制
創建郵箱對象時會先創建一個郵箱對象控制塊，然后給郵箱分配一塊內存空間用來存放郵件，這塊內存的大小等于郵件大小（4字節）與郵箱容量的乘積，接著初始化接收郵件和發送郵件在郵箱中的偏移量，接著再初始化消息隊列，此時消息隊列為空。

線程或者中斷服務程序都可以給郵箱發送郵件，非阻塞方式的郵件發送過程能夠安全的應用于中斷服務中，中斷服務函數、定時器向線程發送消息的有效手段，而阻塞方式的郵件發送只能應用于線程中。當發送郵件時，當且僅當郵箱還沒滿郵件的時候才能進行發送，如果郵箱已滿，可以根據用戶設定的等待時間進行等待，當郵箱中的郵件被收取而空出空間來時，等待掛起的發送線程將被喚醒繼續發送的過程，當等待時間到了還未完成發送郵件，或者未設置等待時間，此時發送郵件失敗，發送郵件的線程或者中斷程序會收到一個錯誤碼（-RT_EFULL）。線程發送郵件可以帶阻塞，但在中斷中不能采用任何帶阻塞的方式發送郵件。

二、郵箱的操作

1、RT-Thread 創建一個郵箱有兩種方式：動態創建、靜態初始化。

動態創建一個郵箱的系統函數如下，調用這個函數創建一個郵箱時，內核會先從對象管理器中分配一個郵箱對象，然后創建一個郵箱控制塊，接著對郵箱控制塊進行初始化，包括郵箱緩沖區地址、郵件數目、發送郵件在郵箱中的偏移等。

rt_mailbox_t rt_mb_create(const char *name, rt_size_t size, rt_uint8_t flag);

（1）入口參數：

name：郵箱名稱。
size：郵箱容量。
flag：郵箱標志，它可以取如下數值：RT_IPC_FLAG_FIFO 或RT_IPC_FLAG_PRIO。

（2）返回值：

RT_NULL：創建失敗。
郵箱對象的句柄：創建成功。

2.刪除動態郵箱函數：當用 rt_mb_create() 創建的郵箱不再被使用時，應該刪除它來釋放相應的系統資源，一旦操作完成，郵箱將被永久性的刪除。刪除郵箱時，如果有線程被掛起在該郵箱對象上，內核先喚醒掛起在該郵箱上的所有線程（線程返回值是 RT_ERROR），然后再釋放郵箱使用的內存，最后刪除郵箱對象。刪除郵箱的函數接口如下：

rt_err_t rt_mb_delete (rt_mailbox_t mb);

（1）入口參數：

mb：要刪除的郵箱對象的句柄。

（2）返回值：

RT_EOK：成功。

3、創建靜態郵箱函數：
這里所說的創建靜態郵箱和《RT-Thread編程指南》所講的初始化郵箱是一樣的，跟動態創建郵箱類似，只是初始化郵箱用于靜態郵箱對象的初始化。與創建郵箱不同的是，靜態郵箱對象的內存是在系統編譯時由編譯器分配的，一般放于讀寫數據段或未初始化數據段中，其余的初始化工作與創建郵箱時相同。初始化郵箱時，該函數接口需要獲得用戶已經申請獲得的郵箱對象控制塊，緩沖區的指針，以及郵箱名稱和郵箱容量（能夠存儲的郵件數）。函數接口如下：

rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb,const char *name,void *msgpool,rt_size_t size,rt_uint8_t flag);

1）入口參數：

mb：郵箱對象的句柄。
name：郵箱名稱。
msgpool：緩沖區指針。
size：郵箱容量。
flag：郵箱標志，它可以取如下數值：RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO。

（2）返回值：

RT_EOK：成功。

注意：這里的 size 參數指定的是郵箱的容量，即如果 msgpool 指向的緩沖區的字節數是 N，那么郵箱容量應該是 N/4。

4、刪除靜態郵箱函數：這里所說的刪除靜態郵箱和《RT-Thread編程指南》所講的脫離郵箱是一樣的，脫離郵箱將把靜態初始化的郵箱對象從內核對象管理器中脫離，內核先喚醒所有掛在該郵箱上的線程（線程獲得返回值是 RT_ERROR），然后將該郵箱對象從內核對象管理器中脫離。脫離郵箱使用下面的接口：

rt_err_t rt_mb_detach(rt_mailbox_t mb);

（1）入口參數：

mb：郵箱對象的句柄。

（2）返回值：

RT_EOK：成功。

5、發送郵件函數：線程或者中斷服務程序可以通過郵箱給其他線程發送郵件，發送的郵件可以是 32 位任意格式的數據，一個整型值或者一個指向緩沖區的指針。當郵箱中的郵件已經滿時，發送郵件的線程或者中斷程序會收到 RT_EFULL 的返回值。函數接口如下：

rt_err_t rt_mb_send (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value);

（1）入口參數：

mb：郵箱對象的句柄。
value：郵件內容。

（2）返回值：

RT_EOK：發送成功。
RT_EFULL：郵箱已經滿了。

6、等待方式發送郵件函數：用戶也可以通過如下的函數接口向指定郵箱發送郵件：

rt_err_t rt_mb_send_wait(rt_mailbox_t mb,rt_uint32_t value,rt_int32_t timeout);

rt_mb_send_wait() 與 rt_mb_send() 的區別在于有等待時間，如果郵箱已經滿了，那么發送線程將根據設定的 timeout 參數等待郵箱中因為收取郵件而空出空間。如果設置的超時時間到達依然沒有空出空間，這時發送線程將被喚醒并返回錯誤碼。

（1）入口參數：

mb：郵箱對象的句柄。
value：郵件內容。
timeout：超時時間。

（2）返回值：

RT_EOK：發送成功。
RT_ETIMEOUT：超時。
RT_ERROR：失敗，返回錯誤。

7、接收郵件函數：接收郵件時，接收者需指定接收郵件的郵箱句柄，并指定接收到的郵件存放位置以及最多能夠等待的超時時間。接收郵件函數接口如下：

rt_err_t rt_mb_recv (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t* value, rt_int32_t timeout);

（1）入口參數：

mb：郵箱對象的句柄。
value：郵件內容。
timeout：超時時間。

（2）返回值：

RT_EOK：發送成功。
RT_ETIMEOUT：超時。
RT_ERROR：失敗，返回錯誤。

三、基于STM32的郵箱示例

采用RTT&正點原子聯合出品潘多拉開發板，基于STM32。創建一個郵箱，兩個線程，其中一個線程用于發送郵件，另外一個線程由于接收郵件。通過按下不同按鍵發送不同的郵件內容，根據讀取到右郵件內容執行不同操作。當讀取到內容為KEY0按下時點亮RGB紅燈，其他熄滅，當讀取到內容為KEY1按下時點亮RGB藍燈，其他熄滅，當讀取到內容為KEY0按下時點亮RGB綠燈，其他熄滅。

#include "rtthread.h" #include "string.h" #include "mailbox_app.h" #include "led.h" #include "key.h"/* 線程句柄 */ static rt_thread_t thread1 = RT_NULL; static rt_thread_t thread2 = RT_NULL;/* 郵箱句柄 */ static rt_mailbox_t mailbox1 = RT_NULL;char mailbox_msg_key0_press[] = "mailbox_msg_key0_press"; char mailbox_msg_key1_press[] = "mailbox_msg_key1_press"; char mailbox_msg_key2_press[] = "mailbox_msg_key2_press";/************************************************************** 函數名稱 : thread1_recv_mailbox_msg 函數功能 : 線程1入口函數，用于接收郵件 輸入參數 : parameter：入口參數 返回值 : 無 備注 : 無 **************************************************************/ void thread1_recv_mailbox_msg(void *parameter) {char *mb_msg;while(1){if(rt_mb_recv(mailbox1, (rt_uint32_t *)&mb_msg, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK){rt_kprintf("recv mb_msg:%s\r\n", mb_msg);if(0 == strcmp(mb_msg, "mailbox_msg_key0_press")){LED_R(0);LED_B(1);LED_G(1);}else if(0 == strcmp(mb_msg, "mailbox_msg_key1_press")){LED_R(1);LED_B(0);LED_G(1);}else if(0 == strcmp(mb_msg, "mailbox_msg_key2_press")){LED_R(1);LED_B(1);LED_G(0);}}rt_thread_mdelay(1);} }/************************************************************** 函數名稱 : thread2_send_mailbox_msg 函數功能 : 線程2入口函數，用于發送郵件 輸入參數 : parameter：入口參數 返回值 : 無 備注 : 無 **************************************************************/ void thread2_send_mailbox_msg(void *parameter) {u8 key;while(1){key = key_scan(0);if(key== KEY0_PRES){rt_mb_send(mailbox1, (rt_uint32_t)&mailbox_msg_key0_press);}else if(key== KEY1_PRES){rt_mb_send(mailbox1, (rt_uint32_t)&mailbox_msg_key1_press);}else if(key== KEY2_PRES){rt_mb_send(mailbox1, (rt_uint32_t)&mailbox_msg_key2_press);}rt_thread_mdelay(1);} }void rtthread_mailbox_test(void) {mailbox1 = rt_mb_create("mailbox1", 12, RT_IPC_FLAG_FIFO); /* FIFO模式 */if(mailbox1 != RT_NULL){rt_kprintf("RT-Thread create mailbox successful\r\n");}else{rt_kprintf("RT-Thread create mailbox failed\r\n");return;}thread1 = rt_thread_create("thread1",thread1_recv_mailbox_msg,NULL,512,3,20);if(thread1 != RT_NULL){rt_thread_startup(thread1);;}else{rt_kprintf("create thread1 failed\r\n");return;}thread2 = rt_thread_create("thread2",thread2_send_mailbox_msg,NULL,1024,2,20);if(thread2 != RT_NULL){rt_thread_startup(thread2);;}else{rt_kprintf("create thread2 failed\r\n");return;} }

四、郵箱的使用場合及技巧

郵箱是一種簡單的線程間消息傳遞方式，特點是開銷比較低，效率較高。在 RT-Thread 操作系統的實現中能夠一次傳遞一個 4 字節大小的郵件，并且郵箱具備一定的存儲功能，能夠緩存一定數量的郵件數 (郵件數由創建、初始化郵箱時指定的容量決定)。郵箱中一封郵件的最大長度是 4 字節，所以郵箱能夠用于不超過 4 字節的消息傳遞。
由于在 32 系統上 4 字節的內容恰好可以放置一個指針，因此當需要在線程間傳遞比較大的消息時，可以把指向一個緩沖區的指針作為郵件發送到郵箱中，即郵箱也可以傳遞指針，例如：

struct msg {rt_uint8_t *data_ptr;rt_uint32_t data_size; };

對于這樣一個消息結構體，其中包含了指向數據的指針 data_ptr 和數據塊長度的變量 data_size。當一個線程需要把這個消息發送給另外一個線程時，可以采用如下的操作：

struct msg* msg_ptr;msg_ptr = (struct msg*)rt_malloc(sizeof(struct msg)); msg_ptr->data_ptr = ...; /* 指 向 相 應 的 數 據 塊 地 址 */ msg_ptr->data_size = len; /* 數 據 塊 的 長 度 *//* 發 送 這 個 消 息 指 針 給 mb 郵 箱 */ rt_mb_send(mb, (rt_uint32_t)msg_ptr);

申請結構體大小的內存空間，返回的指針指向了結構體，當結構體中的信息處理完，那么可以將指向結構體的指針作為郵件發送到郵箱中，而在接收郵件的線程中完成對結構體信息的讀取操作，在完成操作后應當釋放內存，因為收取過來的是指針，而 msg_ptr 是一個新分配出來的內存塊，所以在接收線程處理完畢后，需要釋放相應的內存塊：

struct msg* msg_ptr;if (rt_mb_recv(mb, (rt_uint32_t*)&msg_ptr) == RT_EOK) {/* 在 接 收 線 程 處 理 完 畢 后， 需 要 釋 放 相 應 的 內 存 塊 */rt_free(msg_ptr); }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的RT_thread邮箱的使用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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