十六、FreeRTOS之FreeRTOS队列集
本节需要掌握以下内容：
1，队列集简介（了解）
2，队列集相关API函数介绍（熟悉）
3，队列集操作实验（掌握）
一、队列集简介（了解）
一个队列值允许任务间传递的消息为同一数据类型，如果需要在任务间传递不同数据类型消息时，那么就可以使用队列集！
作用：用于对多个队列或信号量进行“监听”，其中不管哪一个消息到来，都可以让任务退出阻塞状态。这个监听，就是监听有没有收到数据。
假设：有个接收任务，使用到队列接收和信号量的获取，如下：
如果没有使用队列集的情况，按下图实现：
这样的话，如果等待不到接收队列，任务就会阻塞，队列有个接收阻塞的时间，获取信号量也是一样，如果其它任务一直没释放，那么它也会阻塞，等待获取信号量。
假设其它任务释放了信号量，但是接收队列阻塞，那么它一样获取不到信号量。
或者说接收队列正常接收，但是获取不到信号量，这个任务依然被阻塞。
这种情况就可以使用队列集，不管哪一个消息到来，都可以让任务退出阻塞状态。
队列集如下图方式实现：一个接收任务，里面就是一个等待队列集消息，首先判断以下句柄是队列还是信号量，如果句柄是队列，那么就执行队列的接收函数，如果是信号量，那么就执行信号量的获取函数，这样就可以解除接收任务的阻塞状态了。
这就是队列集的一个使用场景。
二，队列集相关API函数介绍（熟悉）
| 函数 | 描述 |
| xQueueCreateSet() | 创建队列集 |
| xQueueAddToSet() | 队列添加到队列集中 |
| xQueueRemoveFromSet() | 从队列集中移除队列 |
| xQueueSelectFromSet() | 获取队列集中有有效消息的队列 |
| xQueueSelectFromSetFromISR() | 在中断中获取队列集中有有效消息的队列 |
我们可以使用创建队列集函数xQueueCreateSet()创建一个队列集，再使用队列创建函数xQueueCreate()创建两个队列，使用队列集添加队列函数xQueueAddToSet()将刚刚创建的两个队列添加至队列集中。
2.1 创建队列集函数
QueueSetHandle_t xQueueCreateSet( const UBaseType_t uxEventQueueLength );
此函数用于创建队列集。
| 形参 | 描述 |
| uxEventQueueLength | 队列集可容纳的队列数量 |
| 返回值 | 描述 |
| NULL | 队列集创建失败 |
| 其他值 | 队列集创建成功，返回队列集句柄 |
2.2 队列添加到队列集中
BaseType_t xQueueAddToSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore ,
QueueSetHandle_t xQueueSet );
此函数用于往队列集中添加队列，要注意的时，队列在被添加到队列集之前，队列中不能有有效的消息
| 形参 | 描述 |
| xQueueOrSemaphore | 待添加的队列句柄 |
| xQueueSet | 队列集 |
| 返回值 | 描述 |
| pdPASS | 队列集添加队列成功 |
| pdFAIL | 队列集添加队列失败 |
2.3 队列集中移除队列
BaseType_t xQueueRemoveFromSet( QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore ,
QueueSetHandle_t xQueueSet );
此函数用于往队列集中添加队列，到注意的是，队列在被添加到队列集之前，队列中不能有效的消息
| 形参 | 描述 |
| xQueueOrSemaphore | 待移除的队列句柄 |
| xQueueSet | 队列集 |
| 返回值 | 描述 |
| pdPASS | 队列集移除队列成功 |
| pdFAIL | 队列集移除队列失败 |
2.4 获取队列集中有有效消息的队列
QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSet( QueueSetHandle_t xQueueSet,
TickType_t const xTicksToWait )
此函数用于在任务中获取队列集中有效消息的队列
| 形参 | 描述 |
| xQueueSet | 队列集 |
| xTicksToWait | 阻塞超时时间 |
| 返回值 | 描述 |
| NULL | 获取消息失败 |
| 其他值 | 获取到消息的队列句柄 |
假设：多个队列，是队列1发送的数据，通过调用此函数获取队列集中有效消息的队列，那么返回的是队列1的句柄。
三、 队列集使用流程
1、启用队列集功能需要将宏configUSE_QUEUE_SETS 配置为1
2、创建队列集
3、创建队列或信号量
4、往队列集中添加队列或信号量
5、往队列发送信息或释放信号量
6、获取队列集的消息
四、队列集操作实验（掌握）
4.1、实验目的：
学习 FreeRTOS 的队列集相关API的使用。
4.2、实验设计：
将设计三个任务：start_task、task1、task2
三个任务的功能如下：
- start_task：用来创建其它任务，并创建队列集，队列/信号量，将队列/信号量添加到队列集中
- task1：用于扫描按键，当KEY0按下，往队列写入数据，当KEY1按下，释放二值信号量
- task2：读取队列集中的消息，并打印
4.3 实验代码
demo.c
/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/
/* START_TASK 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define START_TASK_PRIO 1
#define START_TASK_STACK_SIZE 128
TaskHandle_t start_task_handler;
void start_task( void * pvParameters );
/* TASK1 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK1_PRIO 2
#define TASK1_STACK_SIZE 128
TaskHandle_t task1_handler;
void task1( void * pvParameters );
/* TASK2 任务 配置
* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
*/
#define TASK2_PRIO 3
#define TASK2_STACK_SIZE 128
TaskHandle_t task2_handler;
void task2( void * pvParameters );
/******************************************************************************************************/
QueueSetHandle_t queueset_handle;
QueueHandle_t queue_handle;
QueueHandle_t semphr_handle;
/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void freertos_demo(void)
{
xTaskCreate((TaskFunction_t ) start_task,
(char * ) "start_task",
(configSTACK_DEPTH_TYPE ) START_TASK_STACK_SIZE,
(void * ) NULL,
(UBaseType_t ) START_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t * ) &start_task_handler );
vTaskStartScheduler();
}
void start_task( void * pvParameters )
{
taskENTER_CRITICAL(); /* 进入临界区 */
queueset_handle = xQueueCreateSet( 2 ); /* 创建队列集，可以存放2个队列 */
if(queueset_handle != NULL)
{
printf("队列集创建成功！！\r\n");
}
queue_handle = xQueueCreate( 1, sizeof(uint8_t) ); /* 创建队列 */
if(queue_handle != NULL)
{
printf("队列创建成功！！\r\n");
}
semphr_handle = xSemaphoreCreateBinary(); /* 创建二值信号量 */
if(semphr_handle != NULL)
{
printf("二值信号量创建成功！！\r\n");
}
/* 往队列里面添加队列或信号量 */
xQueueAddToSet( queue_handle,queueset_handle);
xQueueAddToSet( semphr_handle,queueset_handle);
xTaskCreate((TaskFunction_t ) task1,
(char * ) "task1",
(configSTACK_DEPTH_TYPE ) TASK1_STACK_SIZE,
(void * ) NULL,
(UBaseType_t ) TASK1_PRIO,
(TaskHandle_t * ) &task1_handler );
xTaskCreate((TaskFunction_t ) task2,
(char * ) "task2",
(configSTACK_DEPTH_TYPE ) TASK2_STACK_SIZE,
(void * ) NULL,
(UBaseType_t ) TASK2_PRIO,
(TaskHandle_t * ) &task2_handler );
vTaskDelete(NULL);
taskEXIT_CRITICAL(); /* 退出临界区 */
}
/* 任务一，实现队列发送以及信号量释放 */
void task1( void * pvParameters )
{
uint8_t key = 0;
BaseType_t err = 0;
while(1)
{
key = key_scan(0);
if(key == KEY0_PRES)
{
err = xQueueSend( queue_handle, &key, portMAX_DELAY );
if(err == pdPASS)
{
printf("往队列queue_handle写入数据成功！！\r\n");
}
}else if(key == KEY1_PRES)
{
err = xSemaphoreGive(semphr_handle);
if(err == pdPASS)
{
printf("释放信号量成功！！\r\n");
}
}
vTaskDelay(10);
}
}
/* 任务二，获取队列集的消息 */
void task2( void * pvParameters )
{
QueueSetMemberHandle_t member_handle;
uint8_t key;
while(1)
{
member_handle = xQueueSelectFromSet( queueset_handle,portMAX_DELAY);
if(member_handle == queue_handle)
{
xQueueReceive( member_handle,&key,portMAX_DELAY);
printf("获取到的队列数据为：%d\r\n",key);
}else if(member_handle == semphr_handle)
{
xSemaphoreTake( member_handle, portMAX_DELAY );
printf("获取信号量成功！！\r\n");
}
}
}注意！！！
首先打印的是队列集创建成功、队列创建成功，二值信号量创建成功，
由于任务2的优先级最高，那么首先运行任务2，但是此时队列中没有数据，获取不到数据，那么任务2会进入阻塞状态。
当按下KEY0,任务2解除阻塞，执行队列的接收函数，打印获取到的数据为1，接着又从队列集中获取消息，获取不到消息，就又开始死等，被阻塞。
阻塞之后来到任务1，从被打断的地方继续执行，打印往队列中写入数据成功。
这是按下KEY0的情况，按下KEY1,同理，首先打印获取信号量成功，接下来是释放信号量成功。