FreeRTOS从入门到精通 第十四章（队列集）
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一、队列集简介
1、队列集概述
（1）一个队列只允许任务间传递的消息为同一种数据类型，如果需要在任务间传递不同数据类型的消息时，那么就可以使用队列集。
（2）队列集可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，都可让任务退出阻塞状态。
（3）队列集大致使用流程：
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。
2、队列集相关API函数介绍
（1）队列集相关API函数概览：
| 函数 | 描述 |
| xQueueCreateSet() | 创建队列集 |
| xQueueAddToSet() | 队列添加到队列集中【队列在被添加到队列集之前，队列中不能有有效的消息】 |
| xQueueRemoveFromSet() | 从队列集中移除队列【队列在从队列集移除之前，必须没有有效的消息】 |
| 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 |
（2）xQueueCreateSet函数：
①函数定义：
QueueSetHandle_t xQueueCreateSet
(
const UBaseType_t uxEventQueueLength
); ②函数参数：
| 形参 | 描述 |
| uxEventQueueLength | 队列集可容纳的队列数量 |
③返回值：
| 返回值 | 描述 |
| NULL | 队列集创建失败 |
| 其它值 | 队列集创建成功，返回队列集句柄 |
（3）xQueueAddToSet函数：
①函数定义：
BaseType_t xQueueAddToSet
(
QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore ,
QueueSetHandle_t xQueueSet
);
②函数参数：
| 形参 | 描述 |
| xQueueOrSemaphore | 待添加的队列句柄 |
| xQueueSet | 队列集 |
③返回值：
| 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 |
（4）xQueueRemoveFromSet函数：
①函数定义：
BaseType_t xQueueRemoveFromSet
(
QueueSetMemberHandle_t xQueueOrSemaphore ,
QueueSetHandle_t xQueueSet
);
②函数参数：
| 形参 | 描述 |
| xQueueOrSemaphore | 待移除的队列句柄 |
| xQueueSet | 队列集 |
③返回值：
| 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 |
（5）xQueueSelectFromSet函数：
①函数定义：
QueueSetMemberHandle_t xQueueSelectFromSet
(
QueueSetHandle_t xQueueSet,
TickType_t const xTicksToWait
)②函数参数：
| 形参 | 描述 |
| xQueueSet | 队列集 |
| xTicksToWait | 阻塞超时时间 |
③返回值：
| 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 |
二、队列集操作实验
1、原理图与实验目标
（1）原理图（串口外设的接法与列表项的插入和删除实验相同，下图未示出）：
（2）实验目标：
①设计3个任务——start_task、task1、task2：
[1]start_task：用于创建其它任务，并创建队列集，队列/信号量，将队列/信号量添加到队列集中。
[2]task1：用于扫描按键，当按键1按下，往队列写入数据，当按键2按下，释放二值信号量。
[3]task2：读取队列集中的消息，并打印。
②预期实验现象：
[1]程序下载到板子上后，板子上无任何明显现象。
[2]串口助手中输出相关调试信息。
2、实验步骤
（1）将“列表项的插入和删除实验”的工程文件夹复制一份，在拷贝版中进行实验。
（2）在FreeRTOSConfig.h文件中将宏configUSE_QUEUE_SETS配置为1。
#define configUSE_QUEUE_SETS 1（3）更改FreeRTOS_experiment.c文件的内容，如下所示。
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "Serial.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"
//宏定义
#define START_TASK_STACK_SIZE 128 //start_task任务的堆栈大小
#define START_TASK_PRIO 1 //start_task任务的优先级
#define TASK1_STACK_SIZE 128 //task1任务的堆栈大小
#define TASK1_PRIO 2 //task1任务的优先级
#define TASK2_STACK_SIZE 128 //task2任务的堆栈大小
#define TASK2_PRIO 3 //task2任务的优先级
//任务函数声明
void start_task(void);
void task1(void);
void task2(void);
//任务句柄
TaskHandle_t start_task_handler; //start_task任务的句柄
TaskHandle_t task1_handler; //task1任务的句柄
TaskHandle_t task2_handler; //task2任务的句柄
QueueSetHandle_t queueset_handle;
QueueHandle_t queue_handle;
QueueHandle_t semphr_handle;
void FreeRTOS_Test(void)
{
//创建任务start_task
xTaskCreate((TaskFunction_t)start_task, //指向任务函数的指针
"start_task", //任务名字
START_TASK_STACK_SIZE, //任务堆栈大小，单位为字
NULL, //传递给任务函数的参数
START_TASK_PRIO, //任务优先级
(TaskHandle_t *) &start_task_handler //任务句柄，就是任务的任务控制块
);
//开启任务调度器
vTaskStartScheduler();
}
void start_task(void)
{
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)
{
Serial_Printf("队列集创建成功！！\r\n");
}
queue_handle = xQueueCreate(1, sizeof(uint8_t)); //创建队列
semphr_handle = xSemaphoreCreateBinary(); //创建二值信号量
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();
}
void task1(void)
{
uint8_t key = 0;
BaseType_t err = 0;
while(1)
{
key = Key_GetNum();
if(key == 1)
{
err = xQueueSend(queue_handle, &key, portMAX_DELAY );
if(err == pdPASS)
{
Serial_Printf("往队列queue_handle写入数据成功！！\r\n");
}
}
else if(key == 2)
{
err = xSemaphoreGive(semphr_handle);
if(err == pdPASS)
{
Serial_Printf("释放信号量成功！！\r\n");
}
}
vTaskDelay(10);
}
}
void task2(void)
{
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);
Serial_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);
Serial_Printf("获取信号量成功！！\r\n");
}
}
}（4）程序完善好后点击“编译”，然后将程序下载到开发板上，打开串口助手分析信息。
3、程序执行流程
（1）main函数全流程：
①初始化串口模块。
②调用FreeRTOS_Test函数。
（2）测试函数全流程：
①创建任务start_task。
②开启任务调度器。
（3）多任务调度执行阶段较为简单，这里不再赘述。