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说明：
关于内容：
1）以下内容多为概念了解与步骤分析
2）暂无个人示例代码，使用的是FreeRTOS的官方示例代码
3）若想移植代码测试的，请移步其它地方寻找，下文内容暂无个人示例代码供测试
关于其它：
1）操作系统：win 10
2）平台：keil 5 mdk
3）语言：c语言
4）板子：STM32系列移植FreeRTOS
一、队列简介
1.1、什么是队列
队列是任务到任务、任务到中断、中断到任务数据交互的一种机制（一种消息机制）。
1.2、队列的优势
1）相比于裸机常用的全局变量，在FreeRTOS中队列保证了数据的安全性
2）当出现多个任务同时操作一个变量时，该变量的读写数据不安全，如下图1、2
图1 图2
1.3、队列实现功能
1）FreeRTOS基于队列，实现了多种功能，包括队列集、互斥信号量、计数型信号量、二值信号量、递归互斥信号量等
2）读队列与写队列做了保护，防止多任务干扰，在使用时只需调用相关的API函数即可，如下图3、4
图3 图4
1.4、队列使用了解
1）在队列中可以存储数量有限、大小固定的数据。队列中的每一个数据称为“队列项目”，队列能够存储“队列项目”的最大数量称为队列的长度
2）在创建队列时，就要指定队列长度以及队列项目的大小（数值不固定），如下图5
图5
1.5、队列特点
1）数据出队方式，通常采用“先进先出”（FIFO）的数据存储缓冲机制，先入队的数据先被读取；当然也可以配置“后进后出”（LIFO）方式
2）数据传递方式，采用实际值传递，直接将数值放到队列中传递；也可以使用传递指针，一般在传递较大数据是采用指针传递
3）多任务访问，队列不属于某个任务，任何任务和中断都可以向队列发送（入队）/读取（出队）消息
4）出队、入队阻塞，当任务向一个队列发送（入队）消息时，可以指定一个阻塞时间，当此队列已满无法入队时，有如下三种情况：
1、阻塞时间为0，直接返回不会继续等待
2、阻塞时间为0-port_Max_DELAY，等待设定的阻塞时间，在该时间内未能入队，返回
3、阻塞时间为port_Max_DELAY，一直等到可以入队为止
说明：出队与入队一样，不在重复
1.6、队列阻塞处理
1）入队阻塞，当队列已满，而依然有任务X要入队时，此时无法入队，首先将任务X状态列表项挂载到pxDelayedTaskList，然后将任务X事件列表项挂载到xTaskWaitingToSend
2）出队阻塞，当队列为空，而依然有任务Y要入队时，此时无法出队（因为没有数据），首先将任务Y状态列表项挂载到pxDelayedTaskList，然后将任务X事件列表项挂载到xTaskWaitingToReceive
当出现多个任务同时入队到一个“满队列”时，这些任务都会进入阻塞状态，也就是说多个任务在等待同一个队列的空间，当出现一个空间，那个任务先进入就绪态？
1）在多个任务中优先级最高的任务
2）如果多个任务中优先级相同，等待时间最久的任务会进入就绪态
1.7、队列出队入队过程
1）创建队列，如下图6
图6
2）入队（位置填充），如下图7、8
图7
图8
3）出队（位置填充），如下图9、10
图9
图10
二、队列结构体
2.1、结构体了解
typedef struct QueueDefinition
{
int8_ _t* pcHead /*存储区域的起始地址*/
int8_ _t* pcWriteTo; /*下一个写入的位置*/
union /*共同体*/{
QueuePointers_ _t xQueue;
SemaphoreData_ _t xSemaphore;
}u;
List_ .t xTasksWaitingToSend; /*等待发送列表*/
List_ _t xTasksWaitingToReceive; /*等待接收列表*/
volatile UBaseType_ _t uxMessagesWaiting; /* 非空闲队列项目的数量*/
UBaseType_ .t uxLength; /*队列长度*/
UBaseType_ .t uxltemSize; /*队列项目的大小*/
volatile int8_ _t cRxLock; /*读取上锁计数器*/
volatile int8_ _t cTxLock; /*写入上锁计数器*/
/*其他的一些条件编译*/
}xQUEUE;
2.2、共同体了解
用于队列时：
typedef struct QueuePointers
{
int8_ _t* pcTail; /*存储区的结束地址*/
int8_ _t * pcReadFrom; /*最后一个读取队列的地址*/
} QueuePointers_ _t;
用于互斥信号量和递归互斥信号量时：
typedef struct SemaphoreData
{
TaskHandle_ t xMutexHolder; /* 互斥信号量持有者*/
UBaseType_ t uxRecursiveCallCount; /* 递归互斥信号量的获取计数器*/
} SemaphoreData_ t;
2.3、队列结构体存储区
如下图11：
图11
三、队列API函数
使用队列的主要流程：创建流程-->写队列-->读队列
3.1、创建队列函数
1）函数名，xQueueCreate()，作用：动态方式创建队列
2）函数名，xQueueCreateStatic()，作用：静态方式创建队列
3）二者区别：动态方式创建队列内存由FreeRTOS所管理的内存动态分配，而静态创建需要用户自己分配内存
代码部分：
#if ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 )
#define xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize ) xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), ( queueQUEUE_TYPE_BASE ) )
#endif
参数解释：
uxQueueLength，含义：队列长度
uxItemSize ，含义：队列项目大小
queueQUEUE_TYPE_BASE ，含义：实现什么功能的队列
可选参数如下图12：
图12
返回值解释：
返回：NULL，含义：队列创建失败
返回：其他值，含义：队列创建成功
3.2、入队函数
如下图13：
图13
代码部分：
如下图14：
图14
入队位置，如下图15：
图15
入队入口函数：
BaseType_t xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,
const void * const pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait,
const BaseType_t xCopyPosition );
参数解释：
xQueue，含义：待写入的队列
pvItemToQueue，含义：待写入消息
xTicksToWait，含义：阻塞超时时间
xCopyPosition ，含义：消息写入位置
返回值解释：
返回：pdTRUE，含义：队列写入成功
返回：errQUEUE_FULL，含义：队列写入失败
3.3、出队函数
如下图16：
图16
代码部分：
BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue,
void * const pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait ) PRIVILEGED_FUNCTION;
参数解释：
xQueue，含义：待读出队列
pvBuffer，含义：消息读取缓存区
xTicksToWait ，含义：阻塞超时时间
返回值解释：
返回：pdTRUE，含义：队列写入成功
返回：pdFALSE，含义：队列写入失败
说明：
此函数在成功读取消息后，会讲已读取的消息移除，而函数xQueuePeek函数不会移除已读消息
四、队列API函数实现步骤
4.1、队列创建API函数
名称：xQueueCreate
实现过程：
1）实际执行的是xQueueGenericCreate( )
2）xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ). ( uxltemSize ), (
queueQUEUE_ TYPE. BASE))
3）计算队列需要多大内存xQueueSizeInBytes = ( size. t)( uxQueueLength *
uxltemSize )
4）为队列申请内存，申请大小: sizeof( Queue, t) + xQueueSizeInBytes .前面部分存
放结构体成员，后面存放队列项
5）判断内存是否申请成功，成功即计算出队列项存储区的首地址
6）调用prvlnitialiseNewQueue ()初始化新队列pxNewQueue1、初始化队列结构体成员变量
2、调用xQueueGenericReset ()复位队列
4.2、队列写入数据API函数
名称：xQueueSend
实现过程：
1）实际执行的是：xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,
const void * const pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait,
const BaseType_t xCopyPosition );2）进入临界区（关中断）
3）判断队列是否已满
4）队列有空闲位置，则
1、只有在队列有空闲位置或为覆写的情况才能写入消息
2、当有空闲位置或覆写时，将代写入消息按指定写入方式复制到队列中
3、判断是否有因为读不到消息而阻塞的任务，有则解除阻塞态，通过：xTaskRemoveFromEventList()函数实现-->判断调度器是否被挂起
1、没有被挂起：将移除相应的事件列表项和状态列表项，并且将任务添加到就绪列表中
2、已挂起：将移除事件列表项，将事件列表项添加到等待就绪列表项：xPendingReadyList，当调用恢复任务调度器xTaskResumeALL()，xPendingReadyList中任务就会被处理
4、退出临界区
5）队列已满，则
1、此时不能写入消息，因此要将任务阻塞
2、如果阻塞时间为0，代表不阻塞，直接返回队列已满的错误
3、如果阻塞时间不为0，任务需要阻塞，记录下此时系统节拍计数器的值和溢出次数，用于下面对阻塞时间进行补偿
4.3、队列读取数据API函数
名称：xQueueReceive
实现过程：
1）进入临界区
2）判断队列是否为空
3）有数据，则
1、使用函数prvCopyDataFromQueue()拷贝数据
2、队列项目个数减一
3、因为前面已经减了一个队列项，所以队列存在空位，如果xTaskWaitingToSend等待发送列表中，有任务，解除阻塞态，通过xTaskRemoveFromEventList()函数判断调度器是否被挂起：
1、没有被挂起：将移除相应的事件列表项和状态列表项，并且将任务添加到就绪列表中
2、已挂起：将移除事件列表项，将事件列表项添加到等待就绪列表项：xPendingReadyList，当调用恢复任务调度器xTaskResumeALL()，xPendingReadyList中任务就会被处理
4、退出临界区（开中断）
4）没有数据
1、此时读取不到消息，将任务阻塞
2、如果阻塞时间为0，代表不阻塞，直接返回队列为空的错误
3、如果阻塞时间不为0，任务需要阻塞，记录下此时系统节拍计数器的值和溢出次数，用于下面对阻塞时间进行补偿
4、判断阻塞时间补偿后，是否还需要继续阻塞，则
1、需要：将任务的事件列表添加到等待接收列表中，将任务状态列表项添加到阻塞列表进行阻塞，队列解锁，恢复调度器
2、不需要：队列解锁，恢复调度器、返回队列为空错误