2025年阻塞队列（阻塞队列在内存还是外存）

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队列(queue)可以用于"任务到任务"、"任务到中断"、"中断到任务"直接传输信息。

本章涉及如下内容：

11.1 队列的特性

1.1.1 常规操作

队列的简化操如入下图所示，从此图可知：

也可以强制写队列头部：覆盖头部数据

更详细的操作入下图所示：

11.1.2 传输数据的两种方法

使用队列传输数据时有两种方法：

FreeRTOS使用拷贝值的方法，这更简单：

11.1.3 队列的阻塞访问

只要知道队列的句柄，谁都可以读、写该队列。任务、ISR都可读、写队列。可以多个任务读写队列。

任务读写队列时，简单地说：如果读写不成功，则阻塞；可以指定超时时间。口语化地说，就是可以定个闹钟：如果能读写了就马上进入就绪态，否则就阻塞直到超时。

某个任务读队列时，如果队列没有数据，则该任务可以进入阻塞状态：还可以指定阻塞的时间。如果队列有数据了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有数据，则时间到之后它也会进入就绪态。

既然读取队列的任务个数没有限制，那么当多个任务读取空队列时，这些任务都会进入阻塞状态：有多个任务在等待同一个队列的数据。当队列中有数据时，哪个任务会进入就绪态？

跟读队列类似，一个任务要写队列时，如果队列满了，该任务也可以进入阻塞状态：还可以指定阻塞的时间。如果队列有空间了，则该阻塞的任务会变为就绪态。如果一直都没有空间，则时间到之后它也会进入就绪态。

既然写队列的任务个数没有限制，那么当多个任务写"满队列"时，这些任务都会进入阻塞状态：有多个任务在等待同一个队列的空间。当队列中有空间时，哪个任务会进入就绪态？

11.2 队列函数

使用队列的流程：创建队列、写队列、读队列、删除队列。

11.2.1 创建

队列的创建有两种方法：动态分配内存、静态分配内存，

函数原型如下：

示例代码：

11.2.2 复位

队列刚被创建时，里面没有数据；使用过程中可以调用 xQueueReset() 把队列恢复为初始状态，此函数原型为：

11.2.3 删除

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删除队列的函数为 vQueueDelete() ，只能删除使用动态方法创建的队列，它会释放内存。原型如下：

11.2.4 写队列

可以把数据写到队列头部，也可以写到尾部，这些函数有两个版本：在任务中使用、在ISR中使用。函数原型如下：

这些函数用到的参数是类似的，统一说明如下：

11.2.5 读队列

使用 xQueueReceive() 函数读队列，读到一个数据后，队列中该数据会被移除。这个函数有两个版本：在任务中使用、在ISR中使用。函数原型如下：

参数说明如下：

11.2.6 查询

可以查询队列中有多少个数据、有多少空余空间。函数原型如下：

11.2.7 覆盖/偷看

当队列长度为1时，可以使用 xQueueOverwrite() 或 xQueueOverwriteFromISR() 来覆盖数据。

注意，队列长度必须为1。当队列满时，这些函数会覆盖里面的数据，这也以为着这些函数不会被阻塞。

函数原型如下：

如果想让队列中的数据供多方读取，也就是说读取时不要移除数据，要留给后来人。那么可以使用"窥视"，也就是xQueuePeek()或xQueuePeekFromISR()。这些函数会从队列中复制出数据，但是不移除数据。这也意味着，如果队列中没有数据，那么"偷看"时会导致阻塞；一旦队列中有数据，以后每次"偷看"都会成功。

函数原型如下：

11.3 示例: 队列的基本使用

本节代码为：13_queue_game。以前使用环形缓冲区传输红外遥控器的数据，本程序改为使用队列。

11.3.1 程序框架

01_game_template使用轮询的方式从环形缓冲区读取红外遥控器的键值，13_queue_game把环形缓冲区改为队列。

13_queue_game程序的框架如下：

game1_task：游戏的主要逻辑判断，每次循环就移动一下球，判断球是否跟边沿、砖块、挡球板相碰，进而调整球的移动方向、消减砖块、统计分数。

platform_task：挡球板任务，根据遥控器左右移动挡球板。

IRReceiver_IRQ_Callback解析出遥控器键值后，写队列g_xQueuePlatform。

第15行是原来的代码，它使用轮询的方式读取遥控键值，效率很低。

第16行开始改为读取队列，如果没有数据，挡球板任务阻塞，在第16行的函数里不出来；当IRReceiver_IRQ_Callback中断回调函数把数据写入队列后，挡球板任务马上被唤醒，从第16行的函数里出来，继续执行后续代码。

11.3.3 上机实验

烧录程序后，使用红外遥控器的左、右按键移动挡球板。

11.4 示例: 使用队列实现多设备输入

本节代码为：14_queue_game_multi_input。

11.5 队列集

假设有2个输入设备：红外遥控器、旋转编码器，它们的驱动程序应该专注于“产生硬件数据”，不应该跟“业务有任何联系”。比如：红外遥控器驱动程序里，它只应该把键值记录下来、写入某个队列，它不应该把键值转换为游戏的控制键。在红外遥控器的驱动程序里，不应该有游戏相关的代码，这样，切换使用场景时，这个驱动程序还可以继续使用。

把红外遥控器的按键转换为游戏的控制键，应该在游戏的任务里实现。

要支持多个输入设备时，我们需要实现一个“InputTask”，它读取各个设备的队列，得到数据后再分别转换为游戏的控制键。

InputTask如何及时读取到多个队列的数据？要使用队列集。

队列集的本质也是队列，只不过里面存放的是“队列句柄”。使用过程如下：

11.5.1 创建队列集

函数原型如下：

car1_task、car2_task、car3_task：创建自己的队列，并注册给devicesirdadev_irda.c；读取队列，根据遥控器键值移动汽车。

IRReceiver_IRQ_Callback解析出遥控器键值后，写多个队列。

11.7.3 上机实验

烧录程序后，使用红外遥控器的1、2、3按键分别移动三辆汽车。

2025年阻塞队列（阻塞队列在内存还是外存）

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