FreeRTOS实时操作系统队列的API函数讲解

前言

FreeRTOS为操作队列提供了非常丰富的api函数，包括队列的创建、删除，灵活的入队和出队方式、带中断保护的入队和出队等等。下面就来详细讲述这些API函数。

1.获取队列入队信息数目

1.1函数描述

UBaseType_t uxQueueMessagesWaiting( QueueHandle_t xQueue );

返回队列中存储的信息数目。具有中断保护的版本为uxQueueMessagesWaitingFromISR()，原型为：UBaseType_t uxQueueMessagesWaitingFromISR( const QueueHandle_t xQueue )。

1.2参数描述

xQueue：队列句柄

2.获取队列的空闲数目

2.1函数描述

UBaseType_t uxQueueSpacesAvailable( QueueHandle_t xQueue );

返回队列的空闲数目。

2.2参数描述

xQueue：队列句柄

3.删除队列

3.1函数描述

void vQueueDelete( QueueHandle_t xQueue );

删除队列并释放所有分配给队列的内存。

3.2参数描述

xQueue：队列句柄

4.复位队列

4.1函数描述

BaseType_t xQueueReset( QueueHandle_t xQueue );

将队列复位到初始状态。

4.2参数描述

xQueue：队列句柄

4.3返回值

FreeRTOSV7.2.0以及以后的版本总是返回pdPASS。

5.创建队列

5.1函数描述

QueueHandle_t xQueueCreate (UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize);

创建新队列。为新队列分配指定的存储空间并返回队列句柄。

5.2参数描述

usQueueLength：队列项数目

uxItemSize：每个队列项大小，单位是字节。队列项通过拷贝入队而不是通过引用入队，因此需要队列项的大小。每个队列项的大小必须相同。

5.3返回值

成功创建队列返回队列句柄，否自返回0。

5.4用法举例

 struct AMessage
 {
     portCHAR ucMessageID;
     portCHAR ucData[ 20 ];
 };
 void vATask( void*pvParameters )
 {
     xQueueHandle xQueue1, xQueue2;
     // 创建一个队列，队列能包含10个unsigned long类型的值。
     xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG ));
     if( xQueue1 ==0 )
     {
         // 队列创建失败，不可以使用
     }
     // 创建一个队列，队列能包含10个 Amessage结构体指针类型的值。
     // 这样可以通过传递指针变量来包含大量数据。
     xQueue2 =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     if( xQueue2 ==0 )
     {
         // 队列创建失败，不可以使用
     }
     // ... 任务的其它代码.
 }

6.向队列投递队列项

6.1 函数描述

BaseType_txQueueSend(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。定义这个宏是为了向后兼容那些不包含函数xQueueSendToFront()和xQueueSendToBack()宏的FreeRTOS版本。它与xQueueSendToBack()等同。

这个宏向队列尾部投递一个队列项。项目以拷贝的形式入队，而不是引用形式入队。绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，使用带有中断保护的版本xQueueSendFromISR()来完成相同的功能。

6.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

xTicksToWait：如果队列满，任务等待队列空闲的最大时间。如果队列满并且xTicksToWait被设置成0，函数立刻返回。时间单位为系统节拍时钟周期，因此宏portTICK_PERioD_MS可以用来辅助计算真实延时值。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且指定延时为portMAX_DELAY将引起任务无限阻塞（没有超时）。

6.3返回值

队列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

6.4用法举例

struct AMessage
 {
      portCHAR ucMessageID;
      portCHAR ucData[ 20 ];
 }xMessage;
 unsigned portLONG ulVar = 10UL;
 void vATask( void *pvParameters )
 {
     xQueueHandle xQueue1, xQueue2;
     struct AMessage *pxMessage;
     
     xQueue1 = xQueueCreate( 10, sizeof( unsigned portLONG ) );
     
     xQueue2 = xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     // ...
     if( xQueue1 != 0 )
     {
          
          if( xQueueSend( xQueue1, ( void * ) &ulVar, ( portTickType ) 10 ) !=pdPASS )
          {
               
          }
    }
    if( xQueue2 != 0 )
    {
         
         pxMessage = & xMessage;
         xQueueSend( xQueue2, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 );
    }
         //... 任务其余代码.
 }

7.向队列投递队列项（带中断保护）

7.1函数描述

     BaseType_t xQueueSendFromISR (QueueHandle_t xQueue,
               const void *pvItemToQueue,  BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSend()的中断保护版本，用于中断服务程序，等价于xQueueSendToBackFromISR()。

在中断服务例程中向队列尾部投递一个队列项。

7.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。

从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

7.3返回值

列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

7.4用法举例

void vBufferISR( void )
{
    portCHARcIn;
    portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken;
    
    xHigherPriorityTaskWoken = pdfALSE;
 
    
    do
    {
        
        cIn = portINPUT_BYTE( RX_REGISTER_ADDRESS );                                                      
        
        xQueueSendFromISR( xRxQueue, &cIn, &xHigherPriorityTaskWoken );
    }while( portINPUT_BYTE( BUFFER_COUNT ) );
    
    
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}

8.向队列尾部投递队列项

8.1函数描述

      BaseType_t xQueueSendToBack(QueueHandle_t xQueue,
                         const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait );

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。这个宏等价于xQueueSend()。

向队列尾投递一个队列项。绝不可以在中断中调用这个宏，可以使用带有中断保护的版本xQueueSendToBackFromISR ()来完成相同功能。

8.2参数描述

同xQueueSend()。

8.3返回值

同xQueueSend()。

8.4用法举例

同xQueueSend()。

9.向队列尾部投递队列项（带中断保护）

9.1函数描述

      BaseType_t xQueueSendToBackFromISR (QueueHandle_t xQueue,
            const void *pvItemToQueue, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSendToBack()的中断保护版本，用于中断服务程序，等价于xQueueSendFromISR()。

在中断服务例程中向队列尾部投递一个队列项。

9.2参数描述

同QueueSendFromISR()。

9.3返回值

同QueueSendFromISR()。

9.4用法举例

同QueueSendFromISR()。

10.向队列首部投递队列项

10.1函数描述

      BaseType_t xQueueSendToFront(QueueHandle_t xQueue,
               const void * pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait);

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。

这个宏向队列首部投递一个队列项。绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，可以使用带有中断保护的版本xQueueSendToFrontFromISR ()来完成相同功能。

10.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

xTicksToWait：如果队列满，任务等待队列空闲的最大时间。如果队列满并且xTicksToWait被设置成0，函数立刻返回。时间单位为系统节拍时钟周期，因此宏portTICK_PERIOD_MS可以用来辅助计算真实延时值。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且指定延时为portMAX_DELAY将引起任务无限阻塞（没有超时）。

10.3返回值

队列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

11.向队列首部投递队列项（带中断保护）

11.1函数描述

      BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR (QueueHandle_t xQueue,
              const void *pvItemToQueue,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏是xQueueSendToFront ()的中断保护版本，用于中断服务程序。

11.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

11.3返回值

列项入队成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。

12.读取并移除队列项

12.1函数描述

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

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericReceive()。

这个宏从队列中读取一个队列项并把该队列项从队列中删除。读取队列项是以拷贝的形式完成，而不是以引用的形式，因此必须提供足够大的缓冲区以便容纳队列项。参数pvBuffer指向这个缓冲区。

绝不可以在中断服务例程中调用这个宏，可以使用使用带有中断保护的版本xQueueReceiveFromISR来完成相同功能。

12.2参数描述

pxQueue：队列句柄。

pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。

xTicksToWait：要接收的项目队列为空时，允许任务最大阻塞时间。如果设置该参数为0，则表示即队列为空也立即返回。阻塞时间的单位是系统节拍周期，宏portTICK_RATE_MS可辅助计算真实阻塞时间。如果INCLUDE_vTaskSuspend设置成1，并且阻塞时间设置成portMAX_DELAY，将会引起任务无限阻塞（不会有超时）。

12.3返回值

成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

12.4用法举例

struct AMessage
{
    portCHAR ucMessageID;
    portCHAR ucData[ 20 ];
} xMessage;
xQueueHandle xQueue;
// 创建一个队列并投递一个值
void vATask( void *pvParameters )
{
     struct AMessage *pxMessage;
     // 创建一个队列，队列能包含10个 Amessage结构体指针类型的值。
     // 这样可以通过传递指针变量来包含大量数据。
     xQueue =xQueueCreate( 10, sizeof( struct AMessage * ) );
     if( xQueue == 0)
     {
          // 创建队列失败
    }
    // ...
    // 向队列发送一个指向结构体对象Amessage的指针，如果队列满不等待
    pxMessage = & xMessage;
    xQueueSend(xQueue, ( void * ) &pxMessage, ( portTickType ) 0 );
    // ... 其它代码
}
// 该任务从队列中接收一个队列项
voidvADifferentTask( void *pvParameters )
{
    struct AMessage *pxRxedMessage;
 
    if( xQueue != 0)
    {
        // 从创建的队列中接收一个消息，如果消息无效，最多阻塞10个系统节拍周期
        if(xQueueReceive( xQueue, &( pxRxedMessage ), ( portTickType ) 10 ) )
        {
            // 现在pcRxedMessage 指向由vATask任务投递进来的结构体Amessage变量
        }
    }
   // ... 其它代码
 }

13读取并移除队列项（带中断保护）

13.1函数描述

      BaseType_t xQueueReceiveFromISR (QueueHandle_t xQueue,
              void *pvBuffer, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

从队列中读取一个队列项并把该队列项从队列中删除。功能与xQueueReceive()相同，用于中断服务函数。

13.2参数描述

pxQueue：队列句柄。

pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。

pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

13.3返回值

成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

13.4用法举例

xQueueHandle xQueue;

voidvAFunction( void *pvParameters )
{
     portCHAR cValueToPost;
     const portTickType xBlockTime = (portTickType )0xff;
     
     xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) );
     if( xQueue == 0 )
     {
          
     }
    
    
    cValueToPost = 'a';
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
    cValueToPost = 'b';
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
    
    cValueToPost = 'c';
    xQueueSend( xQueue, ( void * ) &cValueToPost, xBlockTime );
}

voidvISR_Routine( void )
{
     portBASE_TYPE xTaskWokenByReceive = pdFALSE;
     portCHAR cRxedChar;
     while( xQueueReceiveFromISR( xQueue, ( void *) &cRxedChar, &xTaskWokenByReceive) )
    {
       
       vOutputCharacter( cRxedChar );
       
    }
    
    portYIELD_FROM_ISR(xTaskWokenByReceive);
}

14.读取但不移除队列项

14.1函数描述

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

其实是一个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericReceive()。

这个宏从队列中读取一个队列项，但不会把该队列项从队列中移除。这个宏绝不可以用在中断服务例程中，可以使用使用带有中断保护的版本xQueuePeekFromIS()来完成相同功能。

14.2参数描述

同xQueueReceive()。

14.3返回值

同xQueueReceive()。

14.4用法举例

同xQueueReceive()。

15.读取但不移除队列项（带中断保护）

15.1函数描述

BaseType_t xQueuePeekFromISR(QueueHandle_t xQueue, void *pvBuffer,);

功能与xQueuePeek()相同，用于中断服务程序。

15.2参数描述

pxQueue：队列句柄。pvBuffer：指向一个缓冲区，用于拷贝接收到的列表项。

15.3返回值

成功接收到列表项返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。

16.队列注册

16.1函数描述

void vQueueAddToRegistry(QueueHandle_t xQueue, char *pcQueueName,);

为队列分配名字并进行注册。

16.2参数描述

xQueue：队列句柄

pcQueueName：分配给队列的名字。这仅是一个有助于调试的字符串。队列注册仅存储指向队列名字符串的指针，因此这个字符串必须是静态的（全局变量活着存储在ROM/Flash中），不可以定义到堆栈中。

队列注册有两个目的，这两个目的都是为了调试RTOS内核：

它允许队列具有一个相关的文本名字，在GUI调试中可以容易的标识队列；包含调试器用于定位每一个已经注册的队列和信号量时所需的信息。

队列注册仅用于调试器。

宏configQUEUE_REGISTRY_SIZE定义了可以注册的队列和信号量的最大数量。仅当你想使用可视化调试内核时，才进行队列和信号量注册。

16.3用法举例

void vAFunction( void )
{
    xQueueHandle xQueue;
   
   xQueue = xQueueCreate( 10, sizeof( portCHAR ) );
   
   vQueueAddToRegistry( xQueue, "AMeaningfulName" );
}

17.解除注册

17.1函数描述

void vQueueUnregisterQueue(QueueHandle_t xQueue);

从队列注册表中移除指定的队列。

17.2参数描述

xQueue：队列句柄

18.查询队列是否为空（仅用于中断服务程序）

18.1函数描述

BaseType_t xQueueIsQueueEmptyFromISR( const QueueHandle_t xQueue );

查询队列是否为空。这个函数仅用于ISR。

18.2参数描述

xQueue：队列句柄

18.3返回值

队列非空返回pdFALSE，其它值表示队列为空。

19.查询队列是否满（仅用于中断服务程序）

19.1函数描述

BaseType_t xQueueIsQueueFullFromISR( const QueueHandle_t xQueue );

查询队列是否满，仅用于ISR。

19.2参数描述

xQueue：队列句柄

19.3返回值

队列没有满返回pdFALSE，其它值表示队列满。

20.向队列尾部覆盖式投递队列项

20.1函数描述

BaseType_t xQueueOverwrite(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue);

其实是个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSend()。这个宏是xQueueSendToBack()的另一个版本，向队列尾投递一个队列项，如果队列已满，则覆盖之前的队列项。一般用于只有一个队列项的队列中，如果队列的队列项超过1个，使用这个宏会触发一个断言（已经正确定义configASSERT()的情况下）。这个宏绝不可以在中断服务程序中调用，可以使用使用带有中断保护的版本xQueueOverwriteFromISR()来完成相同功能。

20.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

20.3返回值

总是返回pdPASS。

20.4用法举例

void vFunction( void *pvParameters )
{
    QueueHandle_t xQueue;
    unsigned long ulVarToSend, ulValReceived;
    
    xQueue = xQueueCreate( 1, sizeof( unsigned long ) );
     
    ulVarToSend = 10;
    xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend );
    
    ulValReceived = 0;
    xQueuePeek( xQueue, &ulValReceived, 0 );
    if( ulValReceived != 10 )
     {
          
     }
     
     ulVarToSend = 100;
     xQueueOverwrite( xQueue, &ulVarToSend );
     
     xQueueReceive( xQueue, &ulValReceived, 0 );
     if( ulValReceived != 100 )
     {
          
     }
      
}

21向队列尾部覆盖式投递队列项（带中断保护）

21.1函数描述

      BaseType_t xQueueOverwriteFromISR (QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue,
                             BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

其实是个宏，真正被调用的函数是xQueueGenericSendFromISR()。这个宏的功能与xQueueOverwrite()相同，用在中断服务程序中。

21.2参数描述

xQueue：队列句柄。

pvItemToQueue：指针，指向要入队的项目。要保存到队列中的项目字节数在队列创建时就已确定。因此要从指针pvItemToQueue指向的区域拷贝到队列存储区域的字节数，也已确定。

pxHigherPriorityTaskWoken：如果入队导致一个任务解锁，并且解锁的任务优先级高于当前运行的任务，则该函数将*pxHigherPriorityTaskWoken设置成pdTRUE。如果xQueueSendFromISR()设置这个值为pdTRUE，则中断退出前需要一次上下文切换。从FreeRTOS V7.3.0起，pxHigherPriorityTaskWoken称为一个可选参数，并可以设置为NULL。

21.3返回值

总是返回pdPASS。

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