ARMCortex-M3嵌入式控制技術(shù)

——基于STM32F103RCT6

嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II第十三章

消息郵箱與消息隊列

消息郵箱和消息隊列是μC/OS-II系統(tǒng)中非常重要的兩個組件。信號量主要用于任務(wù)間的同步，而消息郵箱和消息隊列不僅可以實現(xiàn)任務(wù)間的同步，而且可用于任務(wù)間相互通信。本章將詳細介紹消息郵箱和消息隊列的概念和用法。

本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

了解消息郵箱的工作原理；

熟悉消息郵箱與隊列的系統(tǒng)函數(shù)；

掌握消息郵箱與隊列的應(yīng)用方法。

1μC/OS-II消息郵箱2μC/OS-II多任務(wù)工程實例3

統(tǒng)計任務(wù)實例4系統(tǒng)定時器13.1μC/OS-II消息郵箱消息郵箱不僅能實現(xiàn)任務(wù)間的同步，而且還可用于任務(wù)間相互通信。在μC/OS-II中，與消息郵箱管理相關(guān)的函數(shù)有8個，位于μC/OS-II內(nèi)核文件os_mbox.c中，如表所示。函數(shù)原型功能OS_EVENT*OSMboxCreate(void*msg);創(chuàng)建并初始化一個消息郵箱。如果參數(shù)不為空，則新建的郵箱將包含消息void*OSMboxPend(OS_EVENT*pevent,INT16Utimeout,INT8U*perr);向郵箱請求消息，如果郵箱中有消息，則消息傳遞到任務(wù)中，郵箱清空；如果郵箱中沒有消息，當(dāng)前任務(wù)掛起等待，直到郵箱中有消息或等待超時。如果有多個任務(wù)等待同一個消息，則該消息到來時，μC/OS-II使優(yōu)先級最高的任務(wù)獲得消息并運行（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）INT8UOSMboxPost(OS_EVENT*pevent,void*pmsg);向郵箱傳入消息（可理解為向郵箱釋放消息），如果有任務(wù)在等待該消息，則高優(yōu)先級的任務(wù)將會：（1）如果此任務(wù)優(yōu)先級低于調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)，則在調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)執(zhí)行完后，立即得到消息并執(zhí)行；（2）如果此任務(wù)優(yōu)先級高于調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)，則此任務(wù)立即執(zhí)行，調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)被掛起等待。pmsg不允許傳遞空指針I(yè)NT8UOSMboxPostOpt(OS_EVENT*pevent,void*pmsg,INT8Uopt);向郵箱中釋放消息。opt可取：（1）OS_POST_OPT_BROADCAST，消息將廣播給所有請求該消息郵箱的任務(wù)；（2）OS_POST_OPT_NONE，此時與OSMboxPost含義相同；（3）OS_POST_OPT_NO_SCHED，釋放消息后不進行任務(wù)調(diào)度，可用于一次性地釋放多個消息后，再進行任務(wù)調(diào)度OS_EVENT*OSMboxDel(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*perr);刪除一個消息郵箱。通常，在刪除郵箱前，應(yīng)刪除那些請求該郵箱的任務(wù)（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）INT8UOSMboxQuery(OS_EVENT*pevent,OS_MBOX_DATA*p_mbox_data);查詢郵箱當(dāng)前的消息及等待該消息的事件列表INT8UOSMboxPendAbort(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*perr);中止任務(wù)對消息郵箱的請求，使等待該消息的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）void*OSMboxAccept(OS_EVENT*pevent);向指定的郵箱請求消息，如果沒有消息，則調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)不掛起等待；如果有消息，則消息傳遞到任務(wù)中，然后清空郵箱。可被任務(wù)或中斷服務(wù)程序調(diào)用，多用于中斷服務(wù)程序中消息郵箱的工作情況消息郵箱的用法如下：（1）定義事件，如“OS_EVENT*mbox01;”。（2）定義全局一維數(shù)組保存消息，如“INT8Umsgbx[80];”。（3）創(chuàng)建消息郵箱，如“mbox01=OSMboxCreate(NULL);”，NULL參數(shù)表示創(chuàng)建的郵箱中沒有消息。（4）在某一個任務(wù)A中釋放消息，如：“OSMboxPost(mbox01,(void*)msgbx);”，如果發(fā)送的消息為“Msg:A-X”，則需要事先將該消息存在msgbx中，可以使用語句“strcpy((char*)msgbx,“Msg:A-X”);”。（5）在另一個任務(wù)X中請求消息，如“pmsg=OSMboxPend(mbox01,0,&err);”，這里的pmsg為“void*”類型的任務(wù)局部變量，這樣，消息“Msg:A-X”就從任務(wù)A傳遞到任務(wù)X中了。13.2μC/OS-II消息隊列消息隊列可以視為消息郵箱的數(shù)組形式，消息郵箱一次只能傳遞一則消息，而消息隊列可以一次傳遞多則消息。因此，消息郵箱是消息隊列的一種特例。消息隊列的工作情況如圖所示。任務(wù)和中斷服務(wù)程序可以向消息隊列中釋放消息，只有任務(wù)才能從消息隊列中請求消息，任務(wù)可以始終請求消息，也可周期性地請求消息。消息隊列具有一定的長度，其長度為可包含的消息個數(shù)，如果向隊列中釋放消息的速度大于從隊列中請求消息的速度，那么消息隊列將溢出。在μC/OS-II中，消息隊列相關(guān)的管理函數(shù)約有10個，列于表中，這些函數(shù)位于μC/OS-II內(nèi)核文件os_q.c中函數(shù)原型功能OS_EVENT*OSQCreate(void**start,INT16Usize);創(chuàng)建一個消息隊列，允許任務(wù)或中斷服務(wù)程序發(fā)送一些指針類型的變量（消息）給一個或多個任務(wù)，消息內(nèi)容由應(yīng)用程序指定void*OSQPend(OS_EVENT*pevent,INT16Utimeout,INT8U*perr);向消息隊列請求消息。如果隊列中有消息，則該消息傳遞給任務(wù)，并從隊列中清除該消息；如果隊列中沒有消息，則調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)被掛起等待，直到有消息或等待超時。當(dāng)有多個任務(wù)請求到同一消息隊列時，μC/OS-II進行任務(wù)調(diào)度，使優(yōu)先級最高的任務(wù)得到消息（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）INT8UOSQPost(OS_EVENT*pevent,void*pmsg);向消息隊列送入消息（即向隊列釋放消息），消息隊列為先進先出（FIFO）方式。如果隊列已滿，則消息不會進入隊列，OSQPost立即返回；否則，消息進入隊列，如果有任務(wù)在請求該消息隊列，則μC/OS-II進行任務(wù)調(diào)度，當(dāng)前任務(wù)和所有請求該消息隊列的任務(wù)中最高優(yōu)先級的任務(wù)得到執(zhí)行權(quán)INT8UOSQPostFront(OS_EVENT*pevent,void*pmsg);向消息隊列送入消息（即向隊列釋放消息），消息插入到隊列前端，消息隊列為后進先出（LIFO）方式。如果隊列已滿，則消息不會插入隊列，OSQPostFront立即返回；否則，消息插入隊列，如果有任務(wù)在請求該消息隊列，則μC/OS-II進行任務(wù)調(diào)度，當(dāng)前任務(wù)和所有請求該消息隊列的任務(wù)中最高優(yōu)先級的任務(wù)得到執(zhí)行權(quán)INT8UOSQPostOpt(OS_EVENT*pevent,void*pmsg,INT8Uopt);向隊列中釋放消息。opt可取以下值：（1）OS_POST_OPT_NONE，與OSQPost相同；（2）OS_POST_OPT_FRONT，與OSQPostFront相同；（3）OS_POST_OPT_BROADCAST，每個消息均廣播給所有請求隊列的任務(wù)；（4）OS_POST_OPT_NO_SCHED，釋放消息后不進行任務(wù)調(diào)度，借助該參數(shù)可以一次性向隊列中釋放多個消息，在釋放完最后一個消息時，不使用該參數(shù)，進行任務(wù)調(diào)度。OS_EVENT*OSQDel(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*perr);刪除一個消息隊列。通常，刪除消息隊列前，應(yīng)刪除所有請求該消息隊列的任務(wù)（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）void*OSQAccept(OS_EVENT*pevent,INT8U*perr);向消息隊列請求消息。與OSQPend不同的是，如果隊列中沒有消息，調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)并不掛起等待，主要用于中斷服務(wù)程序中。如果隊列中有消息，該消息傳遞到任務(wù)中，在OSQAccept返回前，該消息從隊列中移除INT8UOSQPendAbort(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*perr);放棄請求消息隊列，繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)（中斷服務(wù)程序不能調(diào)用該函數(shù)）INT8UOSQQuery(OS_EVENT*pevent,OS_Q_DATA*p_q_data);查詢消息隊列信息。INT8UOSQFlush(OS_EVENT*pevent);清空消息隊列消息隊列的使用方法如下：（1）定義事件，如“OS_EVENT*q01;”。（2）定義一維指針數(shù)組，如“void*ptq[10];”；定義全局二維數(shù)組存放隊列中的消息，如“INT8Umsgq[10][80];”。（3）創(chuàng)建消息隊列，如“q01=OSQCreate(&ptq[0],10);”，這里創(chuàng)建了一個長度為10的消息隊列。（4）在某一任務(wù)A中，向隊列中釋放消息，如“OSQPost(q01,(void*)&msgq[0][0]);”。（5）在另一任務(wù)X中，向隊列請求消息，如“pmsg=OSQPend(q01,0,&err);”，這里pmsg為“void*”類型的局部變量，指向請求到的消息。13.3消息郵箱與消息隊列實例在工程PRJ31的基礎(chǔ)上，新建工程“PRJ32”，保存在“D:\STM32F103RCT6PRJ\PRJ32”目錄下，此時的工程PRJ32與工程PRJ31完全相同。擬使工程PRJ32實現(xiàn)的功能與PRJ31也完全相同，但是，在實現(xiàn)手段上采取了如表所示的變化。序號功能工程