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[嵌入式]STM32MP157资源扩展板驱动移植篇11:FreeRTOS队列

写在前面:

本文章为《STM32MP157资源扩展板驱动移植篇》系列中的一篇,笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板(STM32MP157开发板)。资源扩展板是FS-MP1A开发板的扩展模块,主要包含了10余种主流传感器、执行器件、总线控制器件,非常方便项目扩展用。可拓展开发智慧家庭、智能医疗、智能安防、工业控制、图像识别、环境检测等方向的10个左右综合项目,华清远见开发板也将配套提供所有项目的说明文档、实验源码、应用程序等资料。

针对FS-MP1A开发板,除了资源扩展板驱动移植篇外,还包括其他多系列教程,包括Cortex-A7开发篇、Cortex-M4开发篇、FreeRTOS篇、Linux应用开发篇、Linux系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。欢迎关注,更多stm32mp157开发教程及视频,可技术交流Q群459754978感谢关注

FS-MP1A开发板详情介绍:https://item.taobao.com/item.htm?id=622457259672

  1. 资源扩展板介绍
    1.1硬件介绍

?

1.2资源扩展板可开发项目

?

2.FreeRTOS队列

2.1队列简介

队列可以用于任务与任务、任务与中断之间的通信,在任务与任务、任务与中断之间传递数据,队列中可以存储有限的、大小固定的数据项目。

一般情况下,队列采用先进先出(FIFO)的存储机制,也就是说先发送进队列的数据先被提取,当然也可以使用先进后出(LIFO)的存储缓冲,FreeRTOS中提供了两种存储缓冲机制。

队列不属于某个特定的任务,对于所有任务都可以向任务中发送数据,也可以从任务中提取数据。队列函数

2.2.1?创建队列

创建事件标志组的函数有两个,分别如下:

xQueueCreate(),此函数用于动态创建队列,所需要的内存通过动态内存管理方法分配,此函数是个宏,真正完成队列创建的函数时xQueueGenericCreate()。函数原型如下:

QueueHandle_t ?xQueueCreate(UBaseType_t uxQueueLength,

UBaseType_t uxItemSize)

参数:

uxQueueLength: ?要创建的队列的队列长度,这里是队列的项目数。

uxItemSize: ?????队列中每个项目(消息)的长度,单位为字节。

返回值:

NULL:?队列创建失败。

其他值:创建成功的队列返回的队列句柄。

xQueueCreate Static(),此函数为静态方法创建队列,所需要的内存通过用户自行分配,此函数也是个宏,最终调用的是函数xQueueGenericCreateStatic()。其函数原型如下:

QueueHandle_t xQueueCreateStatic(UBaseType_t ?uxQueueLength,

??????????????????????????????UBaseType_t ?uxItemSize,

??????????????????????????????uint8_t* ?pucQueueStorageBuffer,

??????????????????????????????StaticQueue_t* ?pxQueueBuffer)

参数:

uxQueueLength: ????要创建的队列的队列长度,这里是队列的项目数。

uxItemSize: ????????队列中每个项目(消息)的长度,单位为字节

pucQueueStorage: ????指向队列项目的存储区,也就是消息的存储区,这个存储区需要

用户自行分配。此参数必须指向一个 uint8_t 类型的数组。这个

存储区要大于等于(uxQueueLength * uxItemsSize)字节。

pxQueueBuffer: ??????此参数指向一个 StaticQueue_t 类型的变量,用来保存队列结构体。

返回值:

NULL:?队列创建失败。

其他值:创建成功的队列返回的队列句柄。

2.2.2?向队列发送消息

队列创建好以后便可以向其中发送消息,FreeRTOS提供的向队列中发送消息的API函数有8个,分别如下:

函数xQueueSend()、xQueueSendToBcck()和xQueueSendToFront()

此三个函数都用于向队列中发送消息,函数本质都是宏,其中xQueueSend()和xQueueSendToBcck()都是将消息添加到队列的后面,xQueueSendToFront()是将消息添加到队列的前面,这三个函数最终调用的同一个函数:xQueueGenericSend(),都只能用于任务函数中,其函数原型分别如下:

??BaseType_t ?xQueueSend( QueueHandle_t xQueue,

const void * pvItemToQueue,

TickType_t xTicksToWait)

??BaseType_t ?xQueueSendToBack(QueueHandle_t xQueue,

const void* ?pvItemToQueue,

TickType_t ?xTicksToWait)

??BaseType_t ?xQueueSendToFront(QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ?pvItemToQueue,

TickType_t xTicksToWait)

参数:

xQueue: ?????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后会

返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ??????指向要发送的消息,发送时候会将这个消息拷贝到队列中。

xTicksToWait: ????????阻塞时间,此参数指示当队列满的时候任务进入阻塞态等待队

列空闲的最大时间。

返回值:

pdPASS:??????????????向队列发送消息成功。

ErrQUEUE_FULL: ????队列已满,消息发送失败

????函数xQueueOverwrite(),此函数同样用于向队列中发送数据,但当队列满了以后会覆写掉旧的数据,不管此数据有没有被其他任务或中断取走,同样此函数也是宏,最终调用的也是函数xQueueGenericSend(),其函数原型如下:

BaseType_t ?xQueueOverwrite( QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ?pvItemToQueue)

参数:

xQueue: ?????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后会

返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ??????指向要发送的消息,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。

返回值:

pdPASS: ??向队列发送消息成功,此函数也只会返回 pdPASS!因为此函数执行过程中

不在乎队列满不满,满了的话就覆写掉旧的数据,总之肯定能成功。

函数xQueueGenericSend(),前面所有任务级入队函数最终调用的都是此函数,其函数原型如下:

BaseType_t ?xQueueGenericSend (QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ??pvItemToQueue,

TickType_t ?xTicksToWait,

const BaseType_t ?xCopyPosition)

参数:

xQueue: ?????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后会

返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ??????指向要发送的消息,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。

xTicksToWait: ????????阻塞时间。

xCopyPosition: ???????入队方式,总共有三种

????????????????????????queueSEND_TO_BACK: ?后向入队

queueSEND_TO_FRONT: 前向入队

queueOVERWRITE: ?????覆写入队。

返回值:

pdTRUE:??????????????向队列发送消息成功。

errQUEUE_FULL: ?????队列已满,消息发送失败

函数xQueueSendFromISR()、xQueueSendToBcckFromISR ()、

xQueueSendToFrontFromISR ()

这三个函数用于中断服务函数中向队列发送消息,分别为之前三个向队列发送消息函数的中断版本,函数本质上也是宏,最终调用的是同一个函数xQueueGenericSendFromISR(),函数原型分别如下:

BaseType_t xQueueSendFromISR( QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ??pvItemToQueue,

BaseType_t * ?pxHigherPriorityTaskWoken)

BaseType_t xQueueSendToBackFromISR(QueueHandle_t xQueue,

const void * pvItemToQueue,

BaseType_t * ?pxHigherPriorityTaskWoken)

??BaseType_t xQueueSendToFrontFromISR(QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ?pvItemToQueue,

BaseType_t * ?pxHigherPriorityTaskWoken)

参数:

xQueue: ?????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后会

返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ??????指向要发送的消息,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。

pxHigherPriorityTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换

返回值:

pdTRUE:??????????????向队列发送消息成功。

errQUEUE_FULL: ?????队列已满,消息发送失败

函数xQueueOverwriteFromISR(),此函数为xQueueOverwrite()的中断版本,同样此函数也是宏,最终调用的也是函数xQueueGenericSendFromISR(),其函数原型如下:

BaseType_t ?xQueueOverwriteFromISR( QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ?pvItemToQueue,

BaseType_t * ?pxHigherPriorityTaskWoken)

参数:

xQueue: ?????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后会

返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ??????指向要发送的消息,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。

pxHigherPriorityTaskWoken: 标记退出此函数以后是否进行任务切换

返回值:

pdTRUE:??????????????向队列发送消息成功。

errQUEUE_FULL: ?????队列已满,消息发送失败

函数xQueueGenericSendFromISR(),前面所有中断级入队函数最终调用的都是此函数,此函数也是函数xQueueGenericSend()的中断版本,其函数原型如下:

BaseType_t ?xQueueGenericSend FromISR (QueueHandle_t ?xQueue,

const void * ?pvItemToQueue,

BaseType_t* ?pxHigherPriorityTaskWoken,

????????????????????????????????????????BaseType_t ?xCopyPosition)

参数:

xQueue: ???????????????队列句柄,指明要向哪个队列发送数据,创建队列成功以后

会返回此队列的队列句柄。

pvItemToQueue: ?????????指向要发送的消息,发送的时候会将这个消息拷贝到队列中。

pxHigherPriorityTaskWoken: ??????标记退出此函数以后是否进行任务切换。

xCopyPosition: ?????????入队方式,总共有三种

????????????????????????queueSEND_TO_BACK: ?后向入队

queueSEND_TO_FRONT: 前向入队

queueOVERWRITE: ?????覆写入队。

返回值:

pdTRUE:??????????????向队列发送消息成功。

errQUEUE_FULL: ?????队列已满,消息发送失败

2.2.3?从队列读取消息

与入队相对应,那么就会有出队,出队就是从队列中获取消息,FreeRTOS中提供的出队API函数分别如下:

xQueueReceive(),此函数用于任务中从队列读取一条消息,读取成功以后就会将这条数据删除,此函数是个宏,真正执行的函数为xQueueGenericReceive(),此函数原型如下:

BaseType_t ?xQueueReceive(QueueHandle_t ?xQueue,

void * ?pvBuffer,

TickType_t ?xTicksToWait)

参数:

xQueue: ???????队列句柄,指明要读取哪个队列的数据,创建队列成功以后会返回此

队列的队列句柄。

pvBuffer: ??????保存数据的缓冲区,读取队列的过程中会将读取到的数据拷贝到这个

缓冲区中。

??xTicksToWait: ??阻塞时间,此参数指示当队列空的时候任务进入阻塞态等待队列有数

据的最大时间。

返回值:

pdTRUE:???????从队列中读取消息成功。

pdFALSE: ?????从队列中读取消息失败。

????xQueuePeek(),此函数也用于任务中从队列读取一条消息,但是读取成功以后不会将这条数据删除,此函数也是个宏,真正执行的函数为xQueueGenericReceive(),此函数原型如下:

BaseType_t xQueuePeek( QueueHandle_t ?xQueue,

void * ?pvBuffer,

TickType_t ?xTicksToWait)

参数:

xQueue: ???????队列句柄,指明要读取哪个队列的数据,创建队列成功以后会返回此

队列的队列句柄。

pvBuffer: ??????保存数据的缓冲区,读取队列的过程中会将读取到的数据拷贝到这个

缓冲区中。

??xTicksToWait: ??阻塞时间,此参数指示当队列空的时候任务进入阻塞态等待队列有数

据的最大时间。

返回值:

pdTRUE:???????从队列中读取消息成功。

pdFALSE: ?????从队列中读取消息失败。

xQueueReceiveFromISR(),此函数为xQueueReceive()的中断版本,用于在中断服务函数中从队列读取消息,其函数原型如下:

BaseType_t xQueueReceiveFromISR(QueueHandle_t ?xQueue,

void* ?pvBuffer,

BaseType_t * ?pxTaskWoken)

参数:

xQueue: ?????????队列句柄,指明要读取哪个队列的数据,创建队列成功以后会返回

此队列的队列句柄。

pvBuffer: ????????保存数据的缓冲区,读取队列的过程中会将读取到的数据拷贝到这

个缓冲区中。

pxTaskWoken: ????标记退出此函数以后是否进行任务切换

返回值:

pdTRUE: ?从队列中读取数据成功。

pdFALSE: ?从队列中读取数据失败。

xQueuePeekFromISR (),此函数为xQueuePeek()的中断版本,读取数据成功以后不会将这条数据删除,此函数原型如下:

BaseType_t xQueuePeekFromISR( QueueHandle_t ?xQueue,

void * ?pvBuffer)

参数:

xQueue: ???????队列句柄,指明要读取哪个队列的数据,创建队列成功以后会返回此

队列的队列句柄。

pvBuffer: ??????保存数据的缓冲区,读取队列的过程中会将读取到的数据拷贝到这个

缓冲区中。

返回值:

pdTRUE:???????从队列中读取消息成功。

pdFALSE: ?????从队列中读取消息失败。

    1. 操作实验

2.3.1实验设计

本次设计通过中断检测三个按键状态,读取到不同键值后发送到队列中,然后在任务中读取队列中的消息,根据不同的指令做出不同的处理。

可参考12.3.2章节进行导入已有工程,工程存放路径【华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\ARM体系结构与接口技术\FreeRTOS\6_MP1A-FreeRTOS-Queue】

任务及其功能如下:

StartTask02():?????读取队列中的数据,根据读取到的数据做不同处理。

StartDefaultTask():?读取按键值,并发送到队列中。

2.3.2实验过程与分析

首先,根据之前几章内容配置好CubeMX,按照上一节配置“FREERTOS”,完成后生成代码。 在StartDefaultTask() 与StartTask02()中添加代码如下。

void?StartDefaultTask(void?*argument)

{

??/* USER CODE BEGIN 5 */

??/* Infinite loop */

uint8_t?err;

??for(;;)

??{

??????????if((Key_Queue!=NULL)&&(key)) ?? //消息队列Key_Queue创建成功,并且按键被按下

??????????{

??????????????err=xQueueSend(Key_Queue,&key,10);

??????????????if(err==pdPASS) ?? //发送按键值

??????????????{

??????????????????printf("\r data transmission success \n");

??????????????}

?????????????

??????????}

??????????vTaskDelay(10); ??????????????????????????//延时10ms,也就是10个时钟节拍

??}

??/* USER CODE END 5 */?

}

void?StartTask02(void?*argument)

{

??/* USER CODE BEGIN StartTask02 */

??/* Infinite loop */

??for(;;)

??{

??if(Key_Queue!=NULL)

??????{

??????if(xQueueReceive(Key_Queue,&key,portMAX_DELAY))//请求消息Key_Queue

??????{ ?? ?

???????????switch(key)

???????????{

???????????????case?EVENTBIT_1: //

????????????????????LED_1_TOG();

????????????????????break;

???????????????case?EVENTBIT_2: //

????????????????????LED_2_TOG();

????????????????????break;

???????????????case?EVENTBIT_3: //

????????????????????LED_3_TOG();

????????????????????break;

????????????}

???????????key = 0;

???????}

???}

? vTaskDelay(10); ?????//延时10ms,也就是10个时钟节拍

??}

??/* USER CODE END StartTask02 */

}

另外,首先需要在主函数中调用xQueueCreate ()函数创建消息队列,获得创建成功的队列句柄。

编写按键中断回调函数如下

void?HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t?GPIO_Pin)

{

switch(GPIO_Pin)

{

???case?GPIO_PIN_8:

???????if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_8) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY3 PF8 state */

???? ???key = EVENTBIT_3;

??? ?? break;

???case?GPIO_PIN_7:

???if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY2 PF7 state */

???key = EVENTBIT_2;

??? break;

???case?GPIO_PIN_9:

???if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_9) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY1 PF9 state */

???key = EVENTBIT_1;

????break;

}

}

?此时,当按下KEY1键时,LED1电平发生翻转;当按下KEY2键时,LED2电平发生翻转;当按下KEY3键时,LED3电平发生翻转。

硬件平台:华清远见FS-MP1A开发板(STM32MP157)

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加:2021-08-27 12:01:45  更:2021-08-27 12:04:01 
 
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