15.队列集

1.简介

在使用队列进行任务之间的“沟通交流”时，一个队列只允许任务间传递的消息为同一种数据类型，如果需要在任务间传递不同数据类型的消息时，那么就可以使用队列集。FreeRTOS提供的队列集功能可以对多个队列进行“监听”，只要被监听的队列中有一个队列有有效的消息，那么队列集的读取任务都可以读取到消息，如果读取任务因读取队列集而被阻塞，那么队列集将解除读取任务的阻塞。使用队列集的好处在于，队列集可以是的任务可以读取多个队列中的消息，而无需遍历所有待读取的队列，以确定具体读取哪一个队列。

使用队列集功能，需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中将配置项 configUSE_QUEUE_SETS 配
置为 1，来启用队列集功能。

2.相关API函数

1. 函数 xQueueCreateSet()

此函数用于创建队列集，该函数在 queue.c 文件中有定义，函数的原型如下所示：

QueueSetHandle_t xQueueCreateSet(const UBaseType_t uxEventQueueLength);

QueueSetHandle_t xQueueCreateSet(const UBaseType_t uxEventQueueLength)
{QueueSetHandle_t pxQueue;/* 创建一个队列作为队列集* 队列长度为队列集可容纳的队列数量* 队列项目的大小为队列控制块的大小* 队列的类型为队列集*/pxQueue = xQueueGenericCreate( uxEventQueueLength,( UBaseType_t ) sizeof( Queue_t * ),queueQUEUE_TYPE_SET );return pxQueue;
}

2. 函数 xQueueAddToSet()

此函数用于往队列集中添加队列，要注意的时，队列在被添加到队列集之前，队列中不能
有有效的消息，该函数在 queue.c 文件中有定义，函数的原型如下所示：

BaseType_t xQueueAddToSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore,QueueSetHandle_t xQueueSet);

函数 xQueueAddToSet()的具体代码如下所示：

BaseType_t xQueueAddToSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore,
QueueSetHandle_t xQueueSet)
{BaseType_t xReturn;/* 进入临界区 */taskENTER_CRITICAL();{if( ( ( Queue_t * ) xQueueOrSemaphore )->pxQueueSetContainer != NULL ){xReturn = pdFAIL;}/* 队列中要求没有有效消息 */else if( ( ( Queue_t * ) xQueueOrSemaphore )->uxMessagesWaiting !=( UBaseType_t ) 0 ){xReturn = pdFAIL;}else{/* 将队列所在队列集设为队列集 */( ( Queue_t * ) xQueueOrSemaphore )->pxQueueSetContainer =xQueueSet;xReturn = pdPASS;}}/* 退出临界区 */taskEXIT_CRITICAL();return xReturn;
}

3. 函数 xQueueRemoveFromSet()

此函数用于从队列集中移除队列，要注意的时，队列在从队列集移除之前，必须没有有效
的消息，该函数在 queue.c 文件中有定义，函数的原型如下所示：

BaseType_t xQueueRemoveFromSet(QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore,QueueSetHandle_t xQueueSet);

函数 xQueueRemoveFromSet()的具体代码如下所示：

BaseType_t xQueueRemoveFromSet(QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore,QueueSetHandle_t xQueueSet)
{BaseType_t xReturn;Queue_t * const pxQueueOrSemaphore = ( Queue_t * ) xQueueOrSemaphore;/* 队列需在队列集中，才能移除 */if( pxQueueOrSemaphore->pxQueueSetContainer != xQueueSet ){xReturn = pdFAIL;}/* 队列中没有有效消息时，才能移除 */else if( pxQueueOrSemaphore->uxMessagesWaiting != ( UBaseType_t ) 0 ){xReturn = pdFAIL;}else{/* 进入临界区 */taskENTER_CRITICAL();{/* 将队列所在队列集设为空 */pxQueueOrSemaphore->pxQueueSetContainer = NULL;}/* 退出临界区 */taskEXIT_CRITICAL();xReturn = pdPASS;}return xReturn;
}

4. 函数 xQueueSelectFromSet()

此函数用于在任务中获取队列集中有有效消息的队列，该函数在 queue.c 文件中有定义，函
数的原型如下所示：

QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSet(QueueSetHandle_t xQueueSet,TickType_t const xTicksToWait);

函数 xQueueSelectFromSet()的具体代码如下所示：

QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSet(QueueSetHandle_t xQueueSet,TickType_t const xTicksToWait)
{QueueSetMemberHandle_t xReturn = NULL;/* 读取队列集的消息* 读取到的消息，* 即为队列集中有空闲消息的队列*/( void ) xQueueReceive( ( QueueHandle_t ) xQueueSet,&xReturn,xTicksToWait);return xReturn;
}

5. 函数 xQueueSelectFromSetFromISR()

此函数用于在中断中获取队列集中有有效消息的队列，该函数在 queue.c 文件中有定义，函
数的原型如下所示：

QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSetFromISR(QueueSetHandle_t xQueueSet );

QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSetFromISR(QueueSetHandle_t xQueueSet )
{QueueSetMemberHandle_t xReturn = NULL;/* 在中断中读取队列集的消息* 读取到的消息，* 即为队列集中有空闲消息的队列*/( void ) xQueueReceiveFromISR( ( QueueHandle_t ) xQueueSet,&xReturn,NULL);return xReturn;
}

3.相关实验

#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./MALLOC/malloc.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"
/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*//* START_TASK 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define START_TASK_PRIO         1
#define START_TASK_STACK_SIZE   128
TaskHandle_t    start_task_handler;
void start_task( void * pvParameters );/* TASK1 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define TASK1_PRIO         2
#define TASK1_STACK_SIZE   128
TaskHandle_t    task1_handler;
void task1( void * pvParameters );/* TASK2 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define TASK2_PRIO         3
#define TASK2_STACK_SIZE   128
TaskHandle_t    task2_handler;
void task2( void * pvParameters );/******************************************************************************************************/
QueueSetHandle_t queueset_handle;
QueueHandle_t    queue_handle;
QueueHandle_t    semphr_handle;
/*** @brief       FreeRTOS例程入口函数* @param       无* @retval      无*/
void freertos_demo(void)
{    xTaskCreate((TaskFunction_t         )   start_task,(char *                 )   "start_task",(configSTACK_DEPTH_TYPE )   START_TASK_STACK_SIZE,(void *                 )   NULL,(UBaseType_t            )   START_TASK_PRIO,(TaskHandle_t *         )   &start_task_handler );vTaskStartScheduler();
}void start_task( void * pvParameters )
{taskENTER_CRITICAL();                               /* 进入临界区 */queueset_handle = xQueueCreateSet( 2 );             /* 创建队列集，可以存放2个队列 */if(queueset_handle != NULL){printf("队列集创建成功！！\r\n");}queue_handle = xQueueCreate( 1, sizeof(uint8_t) );  /* 创建队列 */ semphr_handle = xSemaphoreCreateBinary();           /* 创建二值信号量 */xQueueAddToSet( queue_handle,queueset_handle);xQueueAddToSet( semphr_handle,queueset_handle);xTaskCreate((TaskFunction_t         )   task1,(char *                 )   "task1",(configSTACK_DEPTH_TYPE )   TASK1_STACK_SIZE,(void *                 )   NULL,(UBaseType_t            )   TASK1_PRIO,(TaskHandle_t *         )   &task1_handler );xTaskCreate((TaskFunction_t         )   task2,(char *                 )   "task2",(configSTACK_DEPTH_TYPE )   TASK2_STACK_SIZE,(void *                 )   NULL,(UBaseType_t            )   TASK2_PRIO,(TaskHandle_t *         )   &task2_handler );vTaskDelete(NULL);taskEXIT_CRITICAL();                /* 退出临界区 */
}/* 任务一，实现队列发送以及信号量释放 */
void task1( void * pvParameters )
{uint8_t key = 0;BaseType_t err = 0;while(1) {key = key_scan(0);if(key == KEY0_PRES){err = xQueueSend( queue_handle, &key, portMAX_DELAY );if(err == pdPASS){printf("往队列queue_handle写入数据成功！！\r\n");}}else if(key == KEY1_PRES){err = xSemaphoreGive(semphr_handle);if(err == pdPASS){printf("释放信号量成功！！\r\n");}}vTaskDelay(10);}
}/* 任务二，获取队列集的消息 */
void task2( void * pvParameters )
{QueueSetMemberHandle_t member_handle;uint8_t key;while(1){member_handle = xQueueSelectFromSet( queueset_handle,portMAX_DELAY);if(member_handle == queue_handle){xQueueReceive( member_handle,&key,portMAX_DELAY);printf("获取到的队列数据为：%d\r\n",key);}else if(member_handle == semphr_handle){xSemaphoreTake( member_handle, portMAX_DELAY );printf("获取信号量成功！！\r\n");}}
}