基于ESP-IDF的ESP32开发记录——如何建立一个队列

ESP-IDF版本：v5.2.1

基于上一篇文章，现在已经学会了怎么在ESP32上运行一个任务，这篇就是介绍怎么建立一个队列。

先说下个人对队列的理解，队列其实就是一种高级的数组，写freertos系统的人已经帮用户在数组上封装了几层，并提供了相应的API给用户直接调用。实线的功能就是相比数组而言，多了任务间通信和同步时的一些重要的功能特性。
比如在多任务同时访问数据内容时，数组会出现竞争问题，如果不使用临界区保护，程序就会有数据错误的风险。但如果使用队列，多任务同时访问队列，freertos本身就会对数据进行保护，则不再需要人为的写保护代码。
有比如队列自带先进先出的特性，如果使用数组要实现先进先出，则还需要额外写逻辑才能实现。

所以用队列其实跟用数组没多大区别，核心的一点就是如果数据只需要在一个任务里面反复用，那就可以直接用数组。如果数据需要在多任务或中断里面改变，那就用队列，而且还能实现任务同步、阻塞等效果。

首先要创建队列，只要与队列有关，就需要引入两个头文件：

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/queue.h"

创建队列 xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize )

这个函数其实是一个宏：

#define xQueueCreate( uxQueueLength, uxItemSize )    xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), ( queueQUEUE_TYPE_BASE ) )

不过我们不去管宏的实现，因为这是乐鑫底层的设定。这个多出来的参数queueQUEUE_TYPE_BASE 乐鑫已经设定成了
( ( uint8_t ) 0U )。

第一个参数 uxQueueLength：队列长度。

第二个参数 uxItemSize：队列里面每个成员的大小（以字节为单位）。

我的用法：

QueueHandle_t queue_handle = NULL;typedef struct
{int i;unsigned char j;
}queue_data_t;queue_data_t queue_data1 = {100,200};
queue_data_t queue_data2 = {0,0};void app_main(void)
{queue_handle = xQueueCreate(10,sizeof(queue_data_t));xQueueSend(queue_handle,&queue_data1,100);xQueueReceive(queue_handle,&queue_data2,portMAX_DELAY);vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20));
}

这样就新建了一个长度为10，每个成员为queue_data_t类型的队列了。

写队列 xQueueSend( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait )

同样这个函数也是个宏定义，底层实际上调用的是另外一个函数，但这个不需要用户管，是乐鑫底层的事情。

第一个参数 xQueue：队列的句柄，意思就是要往那个队列写数据。按照上方的代码，这个地方的句柄就写成 queue_handle。

第二个参数 pvItemToQueue：写什么内容到队列。这个参数是一个指针，需要用户传入数据的地址。按照上方的代码，这个位置的参数写成&queue_data1。

第三个参数 xTicksToWait：写入等待多少个系统节拍。假如队列已满，我们还想要往队列里面写入内容，系统调度会自动把写入阻塞，并等待队列有空间了再写入数据。用户可以设定这个等待时间，假如这个设置的参数写100。说明假如写入阻塞了，系统会在阻塞后100个系统节拍内一直等待队列空闲，当时间超过100个节拍了，那这次写入就被丢弃了。

写数据到队列头部 xQueueSendToFront(xQueue,pvItemToQueue,xTicksToWait)

因为队列是先入先出的，所以正常调用的写队列，会把数据写到队列尾部，如果想要先入后出，可以调用这个写数据到队列头，这样就能实现先入后出了。

读队列数据 xQueueReceive(QueueHandle_t xQueue, void *const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait)

第一个参数 xQueue：要读的队列的句柄。填queue_handle。

第二个参数 pvBuffer：指向缓冲区的指针，用来存放读出来的数据。可以定义一个跟队列成员数据类型一样的变量来存放。

第三个参数 xTicksToWait：等待多少个系统节拍。因为如果队列为空，这个函数读不到数据的，就会发生阻塞。如果设置为
portMAX_DELAY，则会一直在这里阻塞，直到有数据能读出来。如果设置为0，则读不到数据就会直接返回。如果设置为100，则阻塞100个节拍，之后就往下继续执行。

拿上面的代码为例子xQueueReceive(queue_handle,&queue_data2,portMAX_DELAY);这行代码已经把阻塞时间设置为了最大，也就意味着如果队列里面没有数据，这个app_main()函数就会一直卡在这一行，是没有机会运行到下一行vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20));的。如果把portMAX_DELAY改为100，那当队列没有数据，运行到读队列这行代码时，系统等待100个节拍之后就继续往下执行，执行vTaskDelay这个函数。