当前位置：首页 > news >正文

FreeRTOS队列原理讲解

news 来源：原创 2025/7/2 5:00:37

继续更新freertos，讲解的是队列，队列是先进先出的一种数据结构，有入队和出队操作，今天主要讲解向队列发送消息源码/从队列取出消息源码。

先讲解入队函数，FreeRTOS中入队操作分为后向入队/前入/覆写，但无论哪种操作，都调用的xQueueGenericSend函数，其关键源码如下所示：

从上图可以看到，第一步先检查队列是否已满或者是否为覆写入队，如果队列没满，先调用prvCopydatatoQueue函数将消息拷贝到队列中，并且会将消息数变量uxMessageWating+1。
接下来省略掉与队列集相关代码，从if(listList_IS_EMPTY……)处开始讲解。此行代码表示检查是否有其他任务在等待队列消息而进入阻塞态，如果有，该阻塞态任务是挂在队列结构体中的等待接收任务列表xTaskWatingToReceive上，接下来将该阻塞任务加入就绪表，调用queueYIELD……PREEMPTION函数进行任务切换。其他代码如mtCOVERAGE_TEST_MARKER函数不用管，这是调试的时候用的。

接下来看队列满了的情况，关键源码如下所示

在队列满了的情况下，先去检查等待时间，如果为0，直接返回队列已满，函数返回。
如果等待时间不为0，就调用vTaskSetTimeOutState函数去初始化超时结构体变量，本质上是记录当前时钟节拍计数值及溢出次数。
接下来调用vTaskSuspendAll函数挂起调度器，该函数本质上是先统计嵌套层数，其次是将应该在就绪表的任务放到pending就绪表pendingRdyList中。接下来调用prvLockQueue函数给队列上锁。

继续往下，先去调用…Timeout函数检查阻塞时间是否到了，如果时间没到，就再次检查队列是否还是满的，如果确实满了，调用vTaskPlace…函数将当前任务加入延时列表及队列等待发送列表xTaskWatingToSend上，表示此时调用入队函数的任务处于阻塞态了。然后给队列解锁，调用resume恢复任务调度器，该函数本质上是将处于Pending就绪表的任务加入到任务就绪表，并根据优先级进行任务切换。

接下来判断resume这个函数的返回值是否为pdFalse，如果是，代表在该函数中没有发生任务切换，那么接下来就再次调用portYIELD……API函数进行一次任务切换。ps:以上任务切换函数都是触发PendSV中断操作。

如果队列还有空余，就先解锁，恢复调度器，再重新试一次，函数返回。这里重新试一次指的是此时函数返回，等待下一个while循环执行一次入队函数。

如果Timeout…检查函数发现等待时间到了，那么解锁队列，恢复任务调度，然后返回队列满，函数返回继续往下执行。
对于中断级别入队函数xQueueSendFromISR，与xQueueSend函数的区别就是去除掉了阻塞操作，具体表现为在队列满了的情况下，中断级入队函数直接函数返回，表示队列满。具体源码大家可自行研究，此处不做细致讲解。

接下来讲解xQueueReceive函数源码，与send函数同理，也是调用的xQueueGnericReceive函数，其关键源码如下所示

与send函数一样，出队函数先去判断队列是否有数据，如果队列不为空，则调用prvCopydataFromQueue函数从队列中取出消息，接下来将队列中消息数减1。
继续，源码如下

先去检查队列的等待发送消息任务表是否为空，如果不为空，就将挂在等待发送消息任务表的任务移出阻塞态，加入就绪表。并执行一次任务切换。

同理，接下来谈论队列为空的情况，源码如下

其实和send函数一样的操作，也是先判断阻塞时间是否为0，如果为0，则返回队列空。如果阻塞时间不为0，则初始化超时结构体变量，依然去记录时钟节拍数和溢出次数。

接下来则挂起调度器和给队列上锁，然后判断阻塞时间到没到，如果时间未到，就再次判断队列是否真的为空，如果队列真的为空，将调用出队函数的任务加入延时表和等待接收消息表。

然后给队列解锁，恢复任务调度器，如果恢复调度器时没有进行任务切换，就再调用一次任务切换内核函数进行切换。

如果再次判断的队列不为空，就给队列解锁，恢复调度器，函数返回，再重新试一次，等待下一个while循环重新执行出队函数。如果阻塞时间到达了，就返回队列空。

总结一下，即当队列入队操作时：队列没满，则写入消息。且有其他任务再等待队列消息且优先级比当前任务优先级高时，就发生任务切换去执行等待队列消息任务。如果队列入队消息满了，就将当前任务挂起进入阻塞态直到队列可用。

进行出队操作时，队列不为空，则读取消息。当有其他任务等待发送队列，即队列满了等着发送时，将其他任务设置为就绪态并发生任务切换。如果队列为空，就将当前任务处于阻塞态等待队列不为空。

本次讲解就到这里，大家有需要学习资料/项目，可联系1840813505@qq.com

相关文章：