如何使用消息队列进行通信

引言

我们在裸机开发中，每个函数之间进行数据通信往往采用全局变量。而在嵌入式开发中。我们在进行进程间通信的时候，往往采用消息队列。对于操作系统来说，消息队列是非常重要的一个数据结构。本文将介绍一下，如何使用消息队列进行通信。

介绍

消息队列概念

队列又称消息队列，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、中断和任务间传递信息，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，读取消息的任务将被阻塞，用户还可以指定阻塞的任务时间 xTicksToWait，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。当队列中有新消息时，被阻塞的任务会被唤醒并处理新消息；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为就绪态。消息队列是一种异步的通信方式。

在FreeRTOS中的消息队列函数

1. 设定消息队列的格式：osMessageQDef(myQueue, len, size);

• myQueue是消息队列的名称。
• len是消息队列的长度（有几个消息）
• size是每个消息的大小，也就是每个元素的格式

2. 创建消息：osMessageCreate(osMessageQ(myQueue01), NULL);

   创建消息的函数，实际上是调用了FreeRTOS的osMessageCreate()函数，只不过HAL库进行了封装。

3. 向消息队列发送消息

   我们这里来介绍在中断中发送消息。使用函数xQueueSendFromISR(QueueHandle,&Res,time);

   其中：

• QueueHandle：消息队列的句柄
• &Res:要发送的数据的地址
• time：阻塞时间，就是如果消息队列满的时候，任务应该阻塞多久

4. 接收消息队列中的消息

   xQueueReceive(QueueHandle,&queue_buffer,time);

• QueueHandle：消息队列的句柄
• &queue_buffer:接收的消息要存放在的地址
• time：阻塞时间，就是如果消息队列空的时候，任务应该阻塞多久

5. 查询消息队列中消息的数量

   uxQueueMessagesWaiting(myQueue01Handle)，可以返回消息队列（句柄为myQueue01Handle）中消息的数量，返回值为整数。

实例

需求分析

此样例我们使用PC充当上位机，上位机发送数据后，在串口中断函数中将接收到的PC数据发送在消息队列myQueue01Handle中，之后在一个接收线程中接收这个消息的内容，并通过串口将接受到的消息的大小和内容输出出来。

发送消息

当上位机PC下发数据后，串口中断函数将接收到的数据发送在消息队列中。

void USART3_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Res;
if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3,UART_FLAG_RXNE)!=RESET)//检测到有单个字节的中断
{
	HAL_UART_Receive(&huart3,&Res,1,0Xffff); 
	xQueueSendFromISR(myQueue01Handle,&Res,0)//发送消息
}
else if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3,UART_FLAG_IDLE)!=RESET)//空闲中断（代表这一帧数据传输完了）
{
	printf(" Receive a frame data.");
	__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3)
}

接收消息

我们创建一个任务，此任务的重要功能就是接收消息队列中的消息。我们将接受到的消息的大小和内容通过串口发送出来。没有消息的时候，一直实现LED的闪烁。

void LEDToggleTesk(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LEDToggleTesk */
  BaseType_t xReturn=pdTRUE;//定义一个创建消息返回值，默认为pdTRUE
  UBaseType_t num_queue ;
  uint8_t Res[20];//存放我们接收到的一包数据
  uint8_t queue_buffer;
  int i=0;//接收数组下标
  for(;;)
  {
    i=0;
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);
    num_queue=uxQueueMessagesWaiting(myQueue01Handle);//获取消息队列中有多少数据
    while(num_queue--)
    {
      xReturn=xQueueReceive(myQueue01Handle,&queue_buffer,0);//将消息队列中的数据放在queue_buffer中
      if(xReturn)
      Res[i++]=queue_buffer;  
    }
    if(i!=0)
    printf(" count %d,LEDTask Receive %s",i,Res);//输出接收消息的大小和内容
    osDelay(500);
  }
}

现象

PC端发送123456789，MCU回复

Receive a frame data

count 8,LEDTask Receive 12345678