基于FreeRTOS应用程序的数据处理

这里，我重点讲解如何结合RTOS进行处理数据。我们巧妙的利用了RTSO自带的消息队列，我们可以把每一个接收的数据看做一个消息元素。

先回顾一下知识点：

FreeRTOS消息队列

基于 FreeRTOS 的应用程序由一组独立的任务构成——每个任务都是具有独立权限的程序。这些独立的任务之间的通讯与同步一般都是基于操作系统提供的IPC通讯机制，而FreeRTOS 中所有的通信与同步机制都是基于队列实现的。

消息队列是一种常用于任务间通信的数据结构，队列可以在任务与任务间、中断和任务间传送信息，实现了任务接收来自其他任务或中断的不固定长度的消息。任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息是空时，挂起读取任务，用户还可以指定挂起的任务时间；当队列中有新消息时，挂起的读取任务被唤醒并处理新消息，消息队列是一种异步的通信方式。

队列特性1.数据存储

队列可以保存有限个具有确定长度的数据单元。队列可以保存的最大单元数目被称为队列的“深度”。在队列创建时需要设定其深度和每个单元的大小。

通常情况下，队列被作为 FIFO（先进先出）缓冲区使用，即数据由队列尾写入，从队列首读出。当然，由队列首写入也是可能的。

往队列写入数据是通过字节拷贝把数据复制存储到队列中；从队列读出数据使得把队列中的数据拷贝删除。

2.读阻塞

当某个任务试图读一个队列时，其可以指定一个阻塞超时时间。在这段时间中，如果队列为空，该任务将保持阻塞状态以等待队列数据有效。当其它任务或中断服务例程往其等待的队列中写入了数据，该任务将自动由阻塞态转移为就绪态。当等待的时间超过了指定的阻塞时间，即使队列中尚无有效数据，任务也会自动从阻塞态转移为就绪态。

由于队列可以被多个任务读取，所以对单个队列而言，也可能有多个任务处于阻塞状态以等待队列数据有效。这种情况下，一旦队列数据有效，只会有一个任务会被解除阻塞，这个任务就是所有等待任务中优先级最高的任务。而如果所有等待任务的优先级相同，那么被解除阻塞的任务将是等待最久的任务。

说些题外话，ucos中是具有广播消息的，当有多个任务阻塞在队列上，当发送消息的时候可以选择广播消息，那么这些阻塞的任务都能被解除阻塞。

3.写阻塞

与读阻塞想反，任务也可以在写队列时指定一个阻塞超时时间。这个时间是当被写队列已满时，任务进入阻塞态以等待队列空间有效的最长时间。

由于队列可以被多个任务写入，所以对单个队列而言，也可能有多个任务处于阻塞状态以等待队列空间有效。这种情况下，一旦队列空间有效，只会有一个任务会被解除阻塞，这个任务就是所有等待任务中优先级最高的任务。而如果所有等待任务的优先级相同，那么被解除阻塞的任务将是等待最久的任务。

消息队列的工作流程1.发送消息

任务或者中断服务程序都可以给消息队列发送消息，当发送消息时，如果队列未满或者允许覆盖入队， FreeRTOS 会将消息拷贝到消息队列队尾，否则，会根据用户指定的阻塞超时时间进行阻塞，在这段时间中，如果队列一直不允许入队，该任务将保持阻塞状态以等待队列允许入队。当其它任务从其等待的队列中读取入了数据（队列未满），该任务将自动由阻塞态转为就绪态。当任务等待的时间超过了指定的阻塞时间，即使队列中还不允许入队，任务也会自动从阻塞态转移为就绪态，此时发送消息的任务或者中断程序会收到一个错误码 errQUEUE_FULL。

发送紧急消息的过程与发送消息几乎一样，唯一的不同是，当发送紧急消息时，发送的位置是消息队列队头而非队尾，这样，接收者就能够优先接收到紧急消息，从而及时进行消息处理。

下面是消息队列的发送API接口，函数中有FromISR则表明在中断中使用的。

消息队列读取

任务调用接收函数收取队列消息， 函数首先判断当前队列是否有未读消息， 如果没有， 则会判断参数 xTicksToWait， 决定直接返回函数还是阻塞等待。

如果队列中有消息未读， 首先会把待读的消息复制到传进来的指针所指内， 然后判断函数参数 xJustPeeking == pdFALSE的时候， 符合的话， 说明这个函数读取了数据， 需要把被读取的数据做出队处理， 如果不是， 则只是查看一下（peek），只是返回数据，但是不会把数据清除。

对于正常读取数据的操作， 清除数据后队列会空出空位， 所以查看队列中的等待列表中是否有任务等发送数据而被挂起， 有的话恢复一个任务就绪， 并根据优先级判断是否需要出进行任务切换。

对于只是查看数据的， 由于没有清除数据， 所以没有空间新空出，不需要检查发送等待链表， 但是会检查接收等待链表， 如果有任务挂起会切换其到就绪并判断是否需要切换。

接下来，我们可以从中断再到任务这样一个流程去编写代码：

如下的框图来说明一下 FreeRTOS 消息队列的实现，让大家有一个形象的认识。

1. 中断如何处理：

///《LPUART0 中断服务函数

void LpUart0_IRQHandler（void）

{

BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

uint8_t res=0;

// if（LPUart_GetStatus（M0P_LPUART0， LPUartPE）） /*奇偶检验错误*/

// {

// LPUart_ClrStatus（M0P_LPUART0， LPUartPE）;

// }

if（LPUart_GetStatus（M0P_LPUART0， LPUartRC）） ///接收数据中断

{

LPUart_ClrStatus（M0P_LPUART0， LPUartRC）; ///《清接收中断请求

res = LPUart_ReceiveData（M0P_LPUART0）;

xQueueSendFromISR（usart_Queue，（void *） &res，&xHigherPriorityTaskWoken）;

portYIELD_FROM_ISR（xHigherPriorityTaskWoken）;

}

}

任务中接收信号，这里并不是每一条消息都接收吗，因为没有空闲中断，而是做了100ms绝对延时，确保一帧数据接收完成。

/**

** \brief 2400波特率：‘100ms = 24bytes’

**

**

** \param 1 ：void

** \retval void

void APP_LocalCOM_ReadData（void）

{

uint8_t temp_bytes = 0; /*队列中字节长度new*/

uint8_t cnt;

static uint8_t buff［QueueSIZE］ = {0}; /*暂存接收协议，从0x68开始，用于crc计算*/

static TickType_t StartTick = 0;

static uint8_t ShadowBytes = 0; /*old*/

temp_bytes = uxQueueMessagesWaiting（usart_Queue）;//检查消息数

if（temp_bytes == 0）//检查队列的长度

{

ShadowBytes = 0;

}

else

{

if（ShadowBytes ！= temp_bytes）//有新的数据

{

ShadowBytes = temp_bytes;

StartTick = xTaskGetTickCount（）;

}

else

{

if（xTaskGetTickCount（） - StartTick 》 100）

{

for（cnt = 0; cnt《temp_bytes; cnt++）

{

xQueueReceive（usart_Queue，（void*）&buff［cnt%QueueSIZE］，（TickType_t）100）;//接收数据

}

protocol_parse（buff，temp_bytes）;

//BSP_UARTx_SendBytes（M0P_UART0，temp_bytes， buff）; //test

}}}}
编辑：hfy