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LiteOS 消息队列

發(fā)布時間：2023/12/14 编程问答 35 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(wǎng)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(wù)間通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

可以在任務(wù)與任務(wù)間、中斷和任務(wù)間傳遞消息，實現(xiàn)接收來自任務(wù)或者中斷的不固定長度的消息，并根據(jù)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(wù)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(jìn)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(jìn)后出的方式排隊，往隊首發(fā)送消息（LIFO）

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，如果是動態(tài)申請的內(nèi)存，需要通過釋放內(nèi)存函數(shù)回收

3.3 LiteOs消息隊列的運作機制

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

隊列控制塊中維護(hù)消息頭結(jié)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?yún)^(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(jìn)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(jìn)行讀隊列操作會引起任務(wù)掛起

刪除隊列根據(jù)傳入的隊列ID尋找到對應(yīng)的隊列，把隊列狀態(tài)設(shè)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(hù)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(yīng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量小的場合	數(shù)據(jù)重要性高
引用方式	數(shù)據(jù)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(wù)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(wù)繼續(xù)干別的事情，不會進(jìn)入阻塞狀態(tài)
- 該任務(wù)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(yīng)的消息后，該任務(wù)轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，然后根據(jù)該任務(wù)的優(yōu)先級讀取隊列消息，若超時，則該任務(wù)放棄等待，去干別的事情
- 該任務(wù)死等，等不到消息就不干別的事情，該任務(wù)一直進(jìn)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(jīng)滿了，會進(jìn)行如下處理
- 發(fā)送消息操作的時候，當(dāng)且僅當(dāng)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(jù)用戶指定的阻塞超時時間將任務(wù)阻塞，在指定的超時時間內(nèi)如果還不能完成入隊操作，發(fā)送消息的任務(wù)或者中斷服務(wù)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(wù)中發(fā)送消息才允許進(jìn)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(wù)阻塞在一個消息隊列中，那么這些阻塞的任務(wù)將按照任務(wù)優(yōu)先級進(jìn)行排序，優(yōu)先級高的任務(wù)將優(yōu)先獲得隊列的訪問權(quán)

3.6 常用消息隊列的函數(shù)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(wù)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(shù)LOS_QueueWrite ，在對應(yīng)需要傳遞消息的任務(wù)中使用

讀隊列操作函數(shù)LOS_QueueRead ，在對應(yīng)需要讀取消息的任務(wù)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(nèi)存空間：
$內(nèi) 存空間 = 消息隊列控制塊大小 + （單個消息空間大小 + 4 字節(jié) ） ? 消息隊列長度$

當(dāng)消息隊列被創(chuàng)建時，系統(tǒng)會為控制塊分配對應(yīng)的內(nèi)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(jié)構(gòu)ID，需要用戶在創(chuàng)建前定義UINT32 uwFlags,//隊列參數(shù)，保留參數(shù)，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(shù) */UINT16 usQueueSize; /**< 消息節(jié)點大小 */UINT16 usQueueID; /**< 隊列ID */UINT16 usQueueHead; /**< 消息頭結(jié)點位置 */UINT16 usQueueTail; /**< 消息尾結(jié)點位置 */UINT16 usReadWriteableCnt[2]; /**< 可讀或者可寫資源的計數(shù)0：可讀，1：可寫 */LOS_DL_LIST stReadWriteList[2]; /**< 指向要讀取或?qū)懭氲逆湵淼闹羔?：讀列表 */LOS_DL_LIST stMemList; /** 指向內(nèi)存鏈表的指針 */ } QUEUE_CB_S;

先定義隊列ID，再調(diào)用LOS_QueueCreate() 函數(shù)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(shù)LOS_QueueDelete()

隊列刪除函數(shù)是直接根據(jù)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(shù)據(jù)函數(shù)

任務(wù)或者中斷程序都可以給消息隊列寫入消息

當(dāng)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(jù)用戶指定的阻塞超時時間進(jìn)行阻塞，在這段時間中，如果隊列還是滿的，該任務(wù)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(wù)從其等待的隊列中讀取了數(shù)據(jù)，則消息隊列空出空間，該等待的任務(wù)自動由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài)，并寫入消息
當(dāng)任務(wù)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(wù)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(wù)/中斷程序會收到一個錯誤碼：LOS_ERRNO_QUEUE_ISFULL

不帶拷貝寫入函數(shù)LOS_QueueWrite()：

UINT32 LOS_QueueWrite(UINT32 uwQueueID, // 隊列IDVOID *pBufferAddr, // 存儲寫入的數(shù)據(jù)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(yīng)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(diào)用此 API
將寫入由 uwBufferSize 指定大小的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)存儲在 BufferAddr 指定的地址，那么該數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

3.6.4 消息隊列讀數(shù)據(jù)函數(shù)

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(shù)據(jù)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(yīng)先創(chuàng)建要寫入的隊列
隊列讀取采用的是先進(jìn)先出（FIFO）模式，首先讀取首先存儲在隊列中的數(shù)據(jù)
必須要我們自己定義一個存儲讀取出來的數(shù)據(jù)的地方，并且把存儲數(shù)據(jù)的起始地址傳遞給 LOS_ QueueRead()函數(shù)，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(diào)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(shù)據(jù)的起始地址UINT32 * puwBufferSize,// 保存讀取之后數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)
需要定義一個空間保存讀取數(shù)據(jù)的大小

總結(jié)

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

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