STM32 HAL库 Freertos队列使用解析

在基于 STM32F407 HAL 库和 FreeRTOS 的开辟中，队列是一种紧张的任务间通信机制，它答应任务之间安全地传递数据。下面将详细解析如何使用 FreeRTOS 的队列。
1. 队列的基本概念

队列是一种先进先出（FIFO）的数据布局，在 FreeRTOS 中，队列可以用来在任务之间传递数据。队列中的每个数据项都有固定的大小，并且可以存储多个数据项。
2. 配置开辟环境

起首，你需要使用 STM32CubeMX 配置好 STM32F407 的项目，并启用 FreeRTOS。步调如下：

• 打开 STM32CubeMX，选择 STM32F407 芯片。
  
• 配置时钟、调试接口等基本设置。
  
• 在 “Middleware” -> “RTOS” 中选择 FreeRTOS，并进行必要的配置。
  
• 天生代码并导入到 Keil MDK 中。
  

3. 队列的创建与使用示例

以下是一个基于 STM32F407 HAL 库和 FreeRTOS 的队列使用示例代码：
stm32f407-freertos-queue基于STM32F407 HAL库和FreeRTOS的队列使用示例代码
天生 main.c

1. #include "main.h"
2. #include "stm32f4xx_hal.h"
3. #include "cmsis_os.h"
5. // 队列句柄
6. osMessageQId myQueueHandle;
8. // 发送任务函数
9. void SenderTask(void const * argument)
10. {
11.     uint32_t data = 0;
12.     for(;;)
13.     {
14.         // 发送数据到队列
15.         if(osMessagePut(myQueueHandle, data, osWaitForever) == osOK)
16.         {
17.             HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Data sent to queue!\r\n", 20, 100);
18.             data++;
19.         }
20.         osDelay(1000); // 每隔1秒发送一次数据
21.     }
22. }
24. // 接收任务函数
25. void ReceiverTask(void const * argument)
26. {
27.     osEvent event;
28.     for(;;)
29.     {
30.         // 从队列中接收数据
31.         event = osMessageGet(myQueueHandle, osWaitForever);
32.         if(event.status == osEventMessage)
33.         {
34.             uint32_t receivedData = event.value.v;
35.             char buffer[50];
36.             sprintf(buffer, "Received data: %lu\r\n", receivedData);
37.             HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)buffer, strlen(buffer), 100);
38.         }
39.     }
40. }
42. void SystemClock_Config(void);
43. static void MX_GPIO_Init(void);
44. static void MX_USART1_UART_Init(void);
45. static void MX_FREERTOS_Init(void);
47. int main(void)
48. {
49.     HAL_Init();
50.     SystemClock_Config();
51.     MX_GPIO_Init();
52.     MX_USART1_UART_Init();
53.     MX_FREERTOS_Init();
55.     /* 启动调度器 */
56.     osKernelStart();
58.     while (1)
59.     {
60.         // 主循环一般为空
61.     }
62. }
64. void SystemClock_Config(void)
65. {
66.     RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
67.     RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
69.     /** 初始化RCC振荡器
70.     */
71.     RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
72.     RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
73.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
74.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
75.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
76.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
77.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
78.     RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
79.     if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
80.     {
81.         Error_Handler();
82.     }
83.     /** 初始化RCC时钟
84.     */
85.     RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
86.                                   |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
87.     RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
88.     RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
89.     RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
90.     RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
92.     if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
93.     {
94.         Error_Handler();
95.     }
96. }
98. static void MX_GPIO_Init(void)
99. {
100.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
102.     /* GPIO Ports Clock Enable */
103.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
105.     /*Configure GPIO pin Output Level */
106.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
108.     /*Configure GPIO pin : PA5 */
109.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
110.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
111.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
112.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
113.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
114. }
116. static void MX_USART1_UART_Init(void)
117. {
118.     huart1.Instance = USART1;
119.     huart1.Init.BaudRate = 115200;
120.     huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
121.     huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
122.     huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
123.     huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
124.     huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
125.     huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
126.     if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
127.     {
128.         Error_Handler();
129.     }
130. }
132. static void MX_FREERTOS_Init(void)
133. {
134.     // 创建队列
135.     osMessageQDef(myQueue, 16, uint32_t);
136.     myQueueHandle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue), NULL);
138.     // 创建发送任务
139.     osThreadDef(SenderTask, SenderTask, osPriorityNormal, 0, 128);
140.     osThreadCreate(osThread(SenderTask), NULL);
142.     // 创建接收任务
143.     osThreadDef(ReceiverTask, ReceiverTask, osPriorityNormal, 0, 128);
144.     osThreadCreate(osThread(ReceiverTask), NULL);
145. }
147. void Error_Handler(void)
148. {
149.     while(1)
150.     {
151.     }
152. }   

复制代码

4. 代码解析

4.1 队列的创建

在MX_FREERTOS_Init函数中，使用osMessageQDef宏界说队列的参数，包罗队列名称、队列长度和数据项类型。然后使用osMessageCreate函数创建队列，并返回队列句柄。

1. osMessageQDef(myQueue, 16, uint32_t);
2. myQueueHandle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue), NULL);

复制代码

这里创建了一个长度为 16，数据项类型为uint32_t的队列。
4.2 发送数据到队列

在SenderTask函数中，使用osMessagePut函数将数据发送到队列中。osWaitForever表示如果队列已满，任务将一直等待直到有空间可用。

1. if(osMessagePut(myQueueHandle, data, osWaitForever) == osOK)
2. {
3.     HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Data sent to queue!\r\n", 20, 100);
4.     data++;
5. }

复制代码

4.3 从队列中接收数据

在ReceiverTask函数中，使用osMessageGet函数从队列中接收数据。osWaitForever表示如果队列为空，任务将一直等待直到有数据可用。

1. event = osMessageGet(myQueueHandle, osWaitForever);
2. if(event.status == osEventMessage)
3. {
4.     uint32_t receivedData = event.value.v;
5.     char buffer[50];
6.     sprintf(buffer, "Received data: %lu\r\n", receivedData);
7.     HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)buffer, strlen(buffer), 100);
8. }

复制代码

5. 留意事项

• 队列长度：队列的长度决定了队列可以存储的数据项数量。如果队列已满，继续发送数据大概会导致任务壅闭。
  
• 数据类型：队列中的数据项必须是雷同的数据类型，在创建队列时需要明确指定。
  
• 错误处理：在使用osMessagePut和osMessageGet函数时，需要检查返回值以确保操作成功。
  

通过以上步调，你可以在基于 STM32F407 HAL 库和 FreeRTOS 的项目中使用队列进行任务间通信。

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