本文参考自[野火EmbedFire]《RT-Thread内核实现与应用开发实战——基于STM32》，仅作为个人学习笔记。更详细的内容和步骤请查看原文（可到野火资料下载中心下载）
文章目录
消息队列的基本概念
消息队列是一种常用的线程间通讯方式，它能够接收来自线程或中断服务例程中不固定长度的消息，并把消息缓存在自己的内存空间中。其他线程也能够从消息队列中读取相应的消息，而当消息队列是空的时候，可以挂起读取线程。当有新的消息到达时，挂起的线程将被唤醒以接收并处理消息。消息队列是一种异步的通信方式。
——RT-Thread官方中文手册
通过消息队列服务，线程或中断服务例程可以将一条或多条消息放入消息队列中。同样，一个或多个线程可以从消息队列中获得消息。当有多个消息发送到消息队列时，通常是将先进入消息队列的消息先传给线程，也就是说，线程先得到的是最先进入消息队列的消息，即先进先出原则(FIFO)。同时 RT- Thread 中的消息队列支持优先级，也就是说在所有等待消息的线程中优先级最高的会先获得消息。
RT-Thread 中使用队列数据结构实现线程异步通信工作，具有如下特性：
- 消息支持先进先出方式排队与优先级排队方式，支持异步读写工作方式。
- 读队列支持超时机制。
- 支持发送紧急消息，这里的紧急消息是往队列头发送消息。
- 可以允许不同长度（不超过队列节点最大值）的任意类型消息。
- 一个线程能够从任意一个消息队列接收和发送消息。
- 多个线程能够从同一个消息队列接收和发送消息。
- 当队列使用结束后，需要通过删除队列操作释放内存函数回收
——原文
消息队列的运作机制
如图消息队列的工作示意图所示，通过消息队列服务，线程或中断服务例程可以将一条或多条消息放入消息队列中。同样，一个或多个线程可以从消息队列中获得消息。当有多个消息发送到消息队列时，通常应将先进入消息队列的消息先传给线程，也就是说，线程先得到的是最先进入消息队列的消息，即先进先出原则(FIFO)。
——RT-Thread官方中文手册
消息队列的阻塞机制
消息队列并不属于某个线程，所以多个线程在对消息队列进行操作时，要保护每个线程对队列的读写，不过操作系统已经有这种保护操作了，叫做消息队列的阻塞机制。
每个对消息队列进行读写操作的函数，都自带阻塞机制。当一个线程读到空队列时，可以有3种选择：
- 不等待消息，直接跳过读取；
- 等待一定时间，等到则进入就绪态，超时则进入阻塞态；
- 一直等，直接进入阻塞态。
当空闲消息链表上没有可用消息块，说明队列已满，这时发送消息方（线程或中断）会收到一个错误码，然后继续执行，发送消息是不带阻塞特性的。
消息队列的应用场景
消息队列可以应用于发送不定长消息的场合，包括线程与线程间的消息交换，以及在中断服务函数中给线程发送消息（中断服务例程不可能接收消息）。
消息队列控制块
消息队列控制块包含了消息队列的详细信息，包括队列池大小、队列消息大小、链表指针等。
struct rt_messagequeue
{
struct rt_ipc_object parent; /**< inherit from ipc_object */
void *msg_pool; /**< 队列开始地址 */
rt_uint16_t msg_size; /**< 每条消息大小 */
rt_uint16_t max_msgs; /**< 最大消息数量 */
rt_uint16_t entry; /**< 消息索引，记录消息个数 */
void *msg_queue_head; /**< 链表指头针 */
void *msg_queue_tail; /**< 链表尾指针 */
void *msg_queue_free; /**< 空闲消息指针 */
rt_list_t suspend_sender_thread; /**< sender thread suspended on this message queue */
};
消息队列相关接口
只介绍几个常用的接口
创建消息队列 rt_mq_create()
rt_mq_t
rt_mq_create(const char* name, rt_size_t msg_size, rt_size_t max_msgs, rt_uint8_t flag);
创建消息队列时，先创建一个消息队列控制块，然后给消息队列分配一块内存空间，组织成空闲消息链表，接着初始化消息队列。
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| name | 消息队列的名称 |
| msg_size | 消息队列中一条消息的最大长度 |
| max_msgs | 消息队列的最大容量（消息个数） |
| flag | 消息队列采用的等待方式 |
初始化消息队列 rt_mq_init()
rt_err_t
rt_mq_init(rt_mq_t mq, const char* name, void *msgpool, rt_size_t msg_size, rt_size_t pool_size,
rt_uint8_t flag);
和创建消息队列类似，但初始化消息队列函数的内存不是系统动态分配的，而是静态定义的。
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| mq | 指向静态消息队列对象的句柄 |
| name | 消息队列的名称 |
| msgpool | 用于存放消息的缓冲区 |
| msg_size | 消息队列中一条消息的最大长度 |
| pool_size | 存放消息的缓冲区大小 |
| flag | 消息队列采用的等待方式 |
发送消息函数 rt_mq_send()
rt_err_t
rt_mq_send(rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size);
发送消息时，消息队列对象先从空闲消息链表上取一个空闲消息块，把线程或者中断服务程序发送的消息内容复制到空闲消息块上，然后把消息块挂到消息队列的尾部。（在发送一个普通消息之后，空闲消息链表上的队首消息被转移到了消息队列尾）
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| mq | 消息队列对象的句柄 |
| buffer | 消息内容 |
| size | 消息大小 |
接收消息函数 rt_mq_recv()
rt_err_t ·
rt_mq_recv(rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size, rt_int32_t timeout);
只有当消息队列不为空时才能接收消息，否则线程接收消息时会被挂起，等待时间由timeout参数决定。
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| mq | 消息队列对象的句柄 |
| buffer | 消息内容 |
| size | 消息大小 |
| timeout | 指定的超时时间 |
删除队列 rt_mq_delete()
rt_err_t
rt_mq_delete(rt_mq_t mq)
删除消息队列时，如果有线程被挂起在消息队列等待队列上，则内核先唤醒挂在该消息等待队列上的所有线程，然后再释放消息队列使用的内存，最后删除消息队列对象。
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| mq | 消息队列对象的句柄 |
消息队列实验
要使用消息队列，需要先在rtconfig.h中开启该功能。
此实验参考原文对应实验代码，只包含
man()函数，外设初始化相关代码下面未给出。
和上一节的实验不同，上一个实验按键线程的优先级一定要比LED线程高（不然按键响应速度会受影响），但本实验的接收线程recv_thread基本处在挂起状态，所以send_thread（按键）线程可以和rend_thread同优先级（甚至低优先级）。
#include "board.h"
#include "rtthread.h"
// 定义线程控制块指针
static rt_thread_t recv_thread = RT_NULL;
static rt_thread_t send_thread = RT_NULL;
// 定义消息队列控制块
static rt_mq_t test_mq = RT_NULL;
/******************************************************************************
* @ 函数名 ： recv_thread_entry
* @ 功 能 ： 消息接收线程入口函数
* @ 参 数 ： parameter 外部传入的参数
* @ 返回值 ： 无
******************************************************************************/
static void recv_thread_entry(void *parameter)
{
rt_err_t uwRet = RT_EOK;
uint32_t recv_queue; // 接收数据保存的位置
while(1)
{
// 队列接收，等待方式为一直阻塞等待
uwRet = rt_mq_recv(test_mq, &recv_queue, sizeof(recv_queue),
RT_WAITING_FOREVER);
if(RT_EOK == uwRet)
{
rt_kprintf("recv_thread 接收到的数据为%d.\n", recv_queue);
}
else
{
rt_kprintf("recv_thread 接收数据出错!\n");
}
rt_thread_delay(200);
}
}
/******************************************************************************
* @ 函数名 ： send_thread_entry
* @ 功 能 ： 消息发送线程入口函数
* @ 参 数 ： parameter 外部传入的参数
* @ 返回值 ： 无
******************************************************************************/
static void send_thread_entry(void *parameter)
{
rt_err_t uwRet = RT_EOK;
uint32_t send_data1 = 1;
uint32_t send_data2 = 2;
while(1)
{
// KEY0 被按下
if(Key_Scan(KEY0_GPIO_PORT, KEY0_GPIO_PIN) == KEY_ON)
{
// 将data1发送到消息队列
uwRet = rt_mq_send(test_mq, &send_data1, sizeof(send_data1));
if(uwRet != RT_EOK)
{
rt_kprintf("send_thread 发送数据失败--data1.\n");
}
}
// WK_UP 被按下
if(Key_Scan(WK_UP_GPIO_PORT, WK_UP_GPIO_PIN) == KEY_ON)
{
{
// 将data2发送到消息队列
uwRet = rt_mq_send(test_mq, &send_data2, sizeof(send_data2));
if(uwRet != RT_EOK)
{
rt_kprintf("send_thread 发送数据失败--data2.\n");
}
}
}
rt_thread_delay(20);
}
}
int main(void)
{
// 硬件初始化和RTT的初始化已经在component.c中的rtthread_startup()完成
// 创建一个队列
test_mq = // 消息队列控制块指针
rt_mq_create("test_mq", // 消息队列名字
50, // 消息队列最大长度（单条消息）
20, // 消息队列最大容量（消息数量）
RT_IPC_FLAG_FIFO); // FIFO队列模式（先进先出）
if(test_mq != RT_NULL)
rt_kprintf("消息队列创建成功！\n");
// 创建一个动态线程
recv_thread = // 线程控制块指针
rt_thread_create("recv", // 线程名字
recv_thread_entry, // 线程入口函数
RT_NULL, // 入口函数参数
255, // 线程栈大小
5, // 线程优先级
10); // 线程时间片
// 开启线程调度
if(recv_thread != RT_NULL)
rt_thread_startup(recv_thread);
else
return -1;
// 创建一个动态线程
send_thread = // 线程控制块指针
rt_thread_create("send", // 线程名字
send_thread_entry, // 线程入口函数
RT_NULL, // 入口函数参数
255, // 线程栈大小
5, // 线程优先级
10); // 线程时间片
// 开启线程调度
if(send_thread != RT_NULL)
rt_thread_startup(send_thread);
else
return -1;
}
实验现象
按键KEY0按下时，send_thread线程发送data1，然后recv_thread线程打印接收到的数据；按键WK_UP按下时，send_thread线程发送data2，接着recv_thread线程打印接收到的数据。
