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RT_Thread——邮箱

ds 2025/7/17 7:24:42

文章目录

  • 一、邮箱的特性
  • 二、邮箱操作函数
    • 2.1 创建/初始化
    • 2.2 删除/脱离
    • 2.3 发邮件
    • 2.4 收邮件
  • 三、邮箱的基本使用

消息队列的本质是链表：

  • 空闲消息块链表：往队列里写入消息时，先从空闲链表中得到消息块；从队列读出消息后，把消息块放入空闲链表
  • 消息块头部链表：消息写入消息块后，该消息块被放到尾部；从队列里读消息时，从头部读。

使用消息队列可以传递各类大小的消息，它使用 memcpy 的方式写入消息、读出消息。如果我们只是传递很小的数据，比如一些数值，可以使用邮箱：它的效率更高。

本章涉及如下内容：

  • 怎么创建、删除邮箱
  • 邮箱中数据如何保存
  • 怎么向邮箱写入数据、怎么从邮箱读取数据
  • 在邮箱上阻塞是什么意思

一、邮箱的特性

邮箱的本质是环形缓冲区：

在这里插入图片描述

  • 邮箱中的每一封邮件，只能容纳 4 字节内容（对于 32 位系统，指针大小刚好为 4 字节）；

  • 邮件的发送通常是非阻塞的，线程、中断都可以发送邮件；也可使用阻塞方式发送；

  • 邮件的接收通常是阻塞的，取决于邮箱中是否有邮件；

  • 当一个线程向邮箱发送邮件时：

    • 如果邮箱没满，就把数值写入邮箱中
    • 如果邮箱满了：
      • 发送线程可以直接返回 -RT_EFULL
      • 也可以挂起一段时间，在挂起的期间，别的线程或中断服务程序读了邮箱，会唤醒挂起的线程。

  • 当一个线程从邮箱接收邮件时：

    • 如果邮箱不为空，就读取邮箱中的数值
    • 如果邮箱为空：
      • 接收线可以直接返回 -RT_ETIMOUT
      • 也可以挂起一段时间，在挂起的期间，别的线程或中断服务程序写了邮箱，会唤醒挂起的线程。

二、邮箱操作函数

邮箱由邮箱控制块管理，由结构体 rt_mailbox 表示。

使用邮箱的流程：创建/初始化邮箱、发送邮件、接收邮件、删除/脱离邮箱。

2.1 创建/初始化

邮箱的创建有两种方法：

  • 动态分配内存：rt_mb_create() ，邮箱的内存在函数内部动态分配，分配的内存大小为邮件大小乘以邮箱容量
  • 静态分配内存：rt_mb_init()，邮箱的内存事先分配好，比如可以是数组。

rt_mb_create()函数原型如下：

rt_mailbox_t rt_mb_create (const char* name, rt_size_t size, rt_uint8_t flag);

在这里插入图片描述

rt_mb_init()函数原型如下：

rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb, const char* name,void* msgpool, rt_size_t size, rt_uint8_t flag)

在这里插入图片描述

2.2 删除/脱离

不再使用一个邮箱时：

  • 删除它：rt_mb_delete()，只能删除使用 rt_mb_create()创建的邮箱
  • 脱离它：rt_mb_detach()，只能脱离使用 rt_mb_init()初始化的邮箱

删除邮箱的函数为 rt_mb_delete()，它会释放内存。原型如下：

rt_err_t rt_mb_delete (rt_mailbox_t mb);

删除邮箱时，如果有线程在等待该邮箱，则内核先唤醒这些线程（线程返回值是 -RT_ERROR），然后再释放邮箱使用的内存，最后删除邮箱对象。

脱离邮箱将使邮箱对象被从内核对象管理器中脱离。原型如下：

rt_err_t rt_mb_detach(rt_mailbox_t mb);

脱离消息邮箱时，如果有线程在等待该邮箱，则内核会先唤醒这些线程（线程返回值是 - RT_ERROR）。

2.3 发邮件

RT-Thread 有三个发送邮件的函数：

  • rt_mb_send() 发送邮件
  • rt_mb_send_wait() 等待方式发送邮件
  • rt_mb_urgent() 发送紧急邮件

线程或者中断服务程序都可以通过往邮箱里写入邮件。

发送的邮件，可以是 32 位的任意格式数据，可以是一个整型值或者一个指向某块内存的指针。

使用 rt_mq_send()发送消息时，只有在邮箱有可用的空闲空间时，才能成功发送消息，否则返回错误码(-RT_EFULL)。

使用 rt_mq_send_wait()发送消息时，如果邮箱没有可用的空闲空间，会根据 timeout参数等待，超时后才返回错误。

使用 rt_mq_urgent()发送消息时，只有在邮箱有可用的空闲空间，它才会把邮件插在邮件队首，以便这个邮件能被第一时间读取。

发送邮件的函数原型如下：

rt_err_t rt_mb_send (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value);

参数说明如下：

在这里插入图片描述

等待方式发送邮件的函数原型如下：

rt_err_t rt_mb_send_wait (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value,rt_int32_t timeout);

参数说明如下：

在这里插入图片描述

发送紧急邮件的函数原型如下：

rt_err_t rt_mb_urgent (rt_mailbox_t mb, rt_ubase_t value);

参数说明如下：
在这里插入图片描述

2.4 收邮件

当邮箱有邮件时，使用收邮件函数，可以从邮箱接收邮件。

如果没有邮件，根据指定的 timeout 参数等待，直到超时结束。

函数原型如下：

rt_err_t rt_mb_recv (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t* value, rt_int32_t timeout);

参数说明如下：

在这里插入图片描述

三、邮箱的基本使用

本节代码为：RT-Thread_10_queue_mailbox。

程序开头一些定义：

#include <string.h>
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>#define THREAD_PRIORITY         15  //设置线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       512 //设置线程栈大小
#define THREAD_TIMESLICE        15  //设置线程时间片大小static struct rt_thread *thread1;   //定义线程1句柄指针
static struct rt_thread *thread2;   //定义线程2句柄指针static struct rt_mailbox mb;        //邮箱控制块
static char mb_pool[128];           //放置邮件的内存池

main 函数中创建了邮箱、创建了发送线程、接收线程：代码如下：

int main(void)
{rt_err_t result;/* 初始化邮箱 */result = rt_mb_init(&mb,                       //邮箱对象的句柄"mbt",                     //邮箱的名字&mb_pool[0],               //内存池指向mb_poolsizeof(mb_pool) / 4,       //邮箱中能容纳的邮件数量,每封邮件占四字节  RT_IPC_FLAG_FIFO);         //如果有多个线程等待，按照先来先得到的方法分配邮件 if (result != RT_EOK){rt_kprintf("rt_mb_init ERR\n");return -1;}/* 创建动态线程thread1，优先级为 THREAD_PRIORIT-1 = 14 */thread1 = rt_thread_create("thread1",          //线程名字thread1_entry,         //入口函数RT_NULL,               //入口函数参数THREAD_STACK_SIZE,     //栈大小THREAD_PRIORITY - 1,   //线程优先级THREAD_TIMESLICE);     //线程时间片大小/* 判断创建结果,再启动线程1 */if (thread1 != RT_NULL)rt_thread_startup(thread1);				   /* 创建动态线程thread2，优先级为 THREAD_PRIORIT = 15 */thread2 = rt_thread_create("thread2",          //线程名字thread2_entry,         //入口函数RT_NULL,               //入口函数参数THREAD_STACK_SIZE,     //栈大小THREAD_PRIORITY,       //线程优先级THREAD_TIMESLICE);     //线程时间片大小/* 判断创建结果,再启动线程2 */if (thread2 != RT_NULL)rt_thread_startup(thread2);		return 0;
}

发送线程的函数中，不断往邮箱发送邮件，代码如下：

/* 线程1的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{rt_err_t result;int count = 0;/* 线程1 */while(1){/* 发送邮箱 */count++;result = rt_mb_send(&mb, (rt_ubase_t)count);if (result != RT_EOK){rt_kprintf("rt_mb_send ERR\n");}rt_kprintf("rt_mb_send:%d\n\r", count);	rt_thread_mdelay(10);}
}

接收线程的函数中，读邮件、打印，代码如下：

/* 线程2的入口函数 */
static void thread2_entry(void *parameter)
{int val;/* 线程2 */while(1){/* 接收消息 */if (rt_mb_recv(&mb, (rt_ubase_t *)&val, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK){rt_kprintf("rt_mb_recv:%d\n\r", val);}rt_thread_mdelay(5);}
}

运行结果如下图所示：

在这里插入图片描述

http://www.xdnf.cn/news/13415.html

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