ESP32 Arduino：FreeRTOS 队列

这篇文章的目的是介绍使用 ESP32 和 Arduino 内核的 FreeRTOS 队列。

介绍

这篇文章的目的是介绍使用 ESP32 和 Arduino 内核的 FreeRTOS 队列。

队列对于任务间通信非常有用，允许在并发方面安全地将消息从一个任务发送到另一个任务 [1]。它们通常用作 FIFO（先进先出）[1]，这意味着新数据插入到队列的后面并从前面使用。

尽管如此，FreeRTOS 有一个非常丰富的队列 API，它提供了更多的功能。您可以在此处查看队列 API 。

要记住的一个非常重要的方面是，插入队列中的数据是复制的，而不是仅存储对它的引用 [1]。这意味着如果我们向队列发送一个整数，它的值将被实际复制，如果我们在此之后更改原始值应该不会出现问题。

尽管如此，我们仍然可以插入指向数据的指针作为队列的元素，这在要交换的消息很大时特别有用。在这种情况下，指针将被复制到队列中，而不是消息本身，因此我们需要保证它不会被更改。但这是一个更高级的情况，我们不打算在这里介绍。

要记住的其他重要行为是，插入满队列或消耗空队列可以在指定的时间 [1] 内阻塞调用（此时间量是 API 的参数）。

尽管如前所述，队列通常用于任务间通信，但对于这个介绍性示例，我们将在 Arduino 主循环函数的队列中插入和使用元素，以便专注于我们需要执行的基本 API 调用。

编写程序

对于本教程，我们不需要任何额外的库。因此，我们将通过声明QueueHandle_t类型的全局变量开始我们的代码，这是我们需要引用 FreeRTOS 队列的类型。

QueueHandle_t queue;

转到设置功能，我们将首先打开一个串行连接，我们将使用它来输出程序的结果。

接下来，我们将通过调用 xQueueCreate函数来创建队列。该函数接收队列在给定时间可以容纳的最大元素数作为第一个输入，第二个参数接收每个元素的大小（以字节为单位）[2]。请注意，队列的每个元素都应具有相同的大小 [2]。

因此，我们将创建一个最多可容纳 10 个元素的队列，并且由于它将包含整数，因此我们可以通过调用sizeof函数来获取整数的大小（以字节为单位）。

成功执行后，xQueueCreate函数将返回队列的句柄，其类型为 QueueHandle_t [2]，与我们全局声明的变量相同。如果队列分配出现问题，它将返回 NULL [2]。因此，我们还将对 setup 函数进行 NULL 检查，并在出现问题时警告用户。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  queue = xQueueCreate( 10, sizeof( int ) );
  if(queue == NULL){
    Serial.println("Error creating the queue");
  }
}

继续主函数，我们现在将首先在队列中插入值以供以后使用。要在队列中插入一个项目，我们只需调用 xQueueSend 函数，它会在队列末尾插入一个元素 [3]。

该函数接收队列句柄 [3] 作为第一个输入，它将是我们声明的全局变量，并分配给队列创建函数的调用结果。作为第二个输入，它接收一个指向我们要插入的项目的指针（请记住，虽然我们传递了一个指针，但该项目实际上会被复制）和作为最后一个参数，任务应该阻塞等待的最长时间，以防万一队列已满 [3]。

对于最后一个参数，值在 ticks [3] 中指定，我们将传递值 portMAX_DELAY，这意味着如果队列已满，我们将无限期等待。尽管如此，考虑到我们构建程序的方式，当队列已满时我们永远不会尝试插入，因此主循环永远不会阻塞。

由于我们的队列最多可以容纳 10 个元素，因此我们将执行一个简单的 for 循环，并在每次迭代时插入当前值。

for(int i = 0; i<10; i++){
    xQueueSend(queue, &i, portMAX_DELAY);
}

请注意，我们总是传递一个指向同一个变量的指针，但由于它的实际值将被复制，因此在每次迭代中将其更改为新值没有问题，因为我们将在运行代码时确认。

我们将遵循相同的循环方法来消费队列中的项目。所以，要消费一个项目，我们只需要调用xQueueReceive函数。它将接收作为第一个输入队列的句柄，作为第二个输入一个指向缓冲区的指针，该缓冲区将接收到的项目将被复制到该缓冲区，最后是在队列为空时等待的滴答数。

和以前一样，我们将全局队列句柄变量作为第一个参数传递，并将portMAX_DELAY值作为最后一个参数传递。至于项目被复制到的缓冲区，我们需要在消费项目之前声明一个整数类型的变量，我们将使用它来存储接收到的项目。

请注意，在消费该项目后，它将从队列中删除。如果您不想在检索时删除项目，可以使用xQueuePeek函数。

在我们消耗元素的循环中，我们还将它们打印到串行端口，如下所示。

int element;

for(int i = 0; i<10; i++){
    xQueueReceive(queue, &element, portMAX_DELAY);
    Serial.print(element);
    Serial.print("|");
}

完整的源代码可以在下面看到。我们还在 Arduino 主循环开始时进行空值检查，以避免在队列尚未分配时对其进行操作。我们还在主循环的每次迭代之间添加了延迟：

测试代码

要测试代码，只需编译并使用 Arduino IDE 上传即可。然后，打开串行监视器，波特率设置为初始化函数 ( 115200 ) 中指定的波特率。您应该得到类似于图 1 的输出，它显示了在主循环函数的每次迭代中打印的队列插入项。