ARMCortex-M3嵌入式控制技術

——基于STM32F103RCT6

嵌入式實時操作系統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系統中非常重要的兩個組件。信號量主要用于任務間的同步，而消息郵箱和消息隊列不僅可以實現任務間的同步，而且可用于任務間相互通信。本章將詳細介紹消息郵箱和消息隊列的概念和用法。

本章的學習目標：

了解消息郵箱的工作原理；

熟悉消息郵箱與隊列的系統函數；

掌握消息郵箱與隊列的應用方法。

1μC/OS-II消息郵箱2μC/OS-II多任務工程實例3

統計任務實例4系統定時器13.1μC/OS-II消息郵箱消息郵箱不僅能實現任務間的同步，而且還可用于任務間相互通信。在μC/OS-II中，與消息郵箱管理相關的函數有8個，位于μC/OS-II內核文件os_mbox.c中，如表所示。函數原型功能OS_EVENT*OSMboxCreate(void*msg);創建并初始化一個消息郵箱。如果參數不為空，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，則消息傳遞到任務中，郵箱清空；如果郵箱中沒有消息，當前任務掛起等待，直到郵箱中有消息或等待超時。如果有多個任務等待同一個消息，則該消息到來時，μC/OS-II使優先級最高的任務獲得消息并運行（中斷服務程序不能調用該函數）INT8UOSMboxPost(OS_EVENT*pevent,void*pmsg);向郵箱傳入消息（可理解為向郵箱釋放消息），如果有任務在等待該消息，則高優先級的任務將會：（1）如果此任務優先級低于調用該函數的任務，則在調用該函數的任務執行完后，立即得到消息并執行；（2）如果此任務優先級高于調用該函數的任務，則此任務立即執行，調用該函數的任務被掛起等待。pmsg不允許傳遞空指針INT8UOSMboxPostOpt(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；（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調度，可用于一次性地釋放多個消息后，再進行任務調度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，應刪除那些請求該郵箱的任務（中斷服務程序不能調用該函數）INT8UOSMboxQuery(OS_EVENT*pevent,OS_MBOX_DATA*p_mbox_data);查詢郵箱當前的消息及等待該消息的事件列表INT8UOSMboxPendAbort(OS_EVENT*pevent,INT8Uopt,INT8U*perr);中止任務對消息郵箱的請求，使等待該消息的任務繼續執行（中斷服務程序不能調用該函數）void*OSMboxAccept(OS_EVENT*pevent);向指定的郵箱請求消息，如果沒有消息，則調用該函數的任務不掛起等待；如果有消息，則消息傳遞到任務中，然后清空郵箱。可被任務或中斷服務程序調用，多用于中斷服務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）定義全局一維數組保存消息，如“INT8Umsgbx[80];”。（3）創建消息郵箱，如“mbox01=OSMboxCreate(NULL);”，NULL參數表示創建的郵箱中沒有消息。（4）在某一個任務A中釋放消息，如：“OSMboxPost(mbox01,(void*)msgbx);”，如果發送的消息為“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X中請求消息，如“pmsg=OSMboxPend(mbox01,0,&err);”，這里的pmsg為“void*”類型的任務局部變量，這樣，消息“Msg:A-X”就從任務A傳遞到任務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。任務和中斷服務程序可以向消息隊列中釋放消息，只有任務才能從消息隊列中請求消息，任務可以始終請求消息，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，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，消息隊列相關的管理函數約有10個，列于表中，這些函數位于μC/OS-II內核文件os_q.c中函數原型功能OS_EVENT*OSQCreate(void**start,INT16Usize);創建一個消息隊列，允許任務或中斷服務程序發送一些指針類型的變量（消息）給一個或多個任務，消息內容由應用程序指定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，并從隊列中清除該消息；如果隊列中沒有消息，則調用該函數的任務被掛起等待，直到有消息或等待超時。當有多個任務請求到同一消息隊列時，μC/OS-II進行任務調度，使優先級最高的任務得到消息（中斷服務程序不能調用該函數）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，如果有任務在請求該消息隊列，則μC/OS-II進行任務調度，當前任務和所有請求該消息隊列的任務中最高優先級的任務得到執行權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，如果有任務在請求該消息隊列，則μC/OS-II進行任務調度，當前任務和所有請求該消息隊列的任務中最高優先級的任務得到執行權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；（4）OS_POST_OPT_NO_SCHED，釋放消息后不進行任務調度，借助該參數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，進行任務調度。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，應刪除所有請求該消息隊列的任務（中斷服務程序不能調用該函數）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，調用該函數的任務并不掛起等待，主要用于中斷服務程序中。如果隊列中有消息，該消息傳遞到任務中，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，繼續執行當前任務（中斷服務程序不能調用該函數）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）定義一維指針數組，如“void*ptq[10];”；定義全局二維數組存放隊列中的消息，如“INT8Umsgq[10][80];”。（3）創建消息隊列，如“q01=OSQCreate(&ptq[0],10);”，這里創建了一個長度為10的消息隊列。（4）在某一任務A中，向隊列中釋放消息，如“OSQPost(q01,(void*)&msgq[0][0]);”。（5）在另一任務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實現的功能與PRJ31也完全相同，但是，在實現手段上采取了如表所示的變化。序號功能工程