队列：实用服务和数据结构

队列实用服务

Nucleus RTOS 有四个 API 调用，它们提供与队列相关的实用功能：重置队列、返回有关队列的信息、返回应用程序中的队列数量以及返回指向应用程序中所有队列的指针。其中前三个在 Nucleus SE 中实现。

重置队列

此 API 调用将队列恢复到其初始未使用状态。存储在队列中的任何消息都将丢失。任何挂在队列上的任务都将恢复并收到NUSE_QUEUE_WAS_RESET的返回码。

用于重置队列的 Nucleus RTOS API 调用

服务调用原型：

状态 NU_Reset_Queue(NU_QUEUE *队列;

参数：

queue – 指向用户定义队列控制块的指针

NU_SUCCESS – 调用成功完成
NU_INVALID_QUEUE – 队列指针无效

用于重置队列的 Nucleus SE API 调用

此 API 调用支持 Nucleus RTOS API 的关键功能。

服务调用原型：

状态 NUSE_Queue_Reset(NUSE_QUEUE 队列);

参数：

queue – 要重置的队列的索引（ID）

NUSE_SUCCESS – 调用成功完成
NUSE_INVALID_QUEUE – 队列索引无效

队列重置的 Nucleus SE 实现

NUSE_Queue_Reset() API 函数代码的初始部分——在参数检查之后——非常简单。头尾索引和队列的消息计数都设置为零。

启用阻塞时，附加代码负责唤醒任何挂起的任务，因此：
while (NUSE_Queue_Blocking_Count[queue] != 0){ U8 索引；/* 检查是否有任务被阻塞 / / 在这个队列上 */ for (index=0; index<NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_QUEUE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[ index]) == queue)) { NUSE_Task_Blocking_Return[index] = NUSE_QUEUE_WAS_RESET; NUSE_Task_Status[index] = NUSE_READY; 休息; } } NUSE_Queue_Blocking_Count[queue]–;}#if NUSE_SCHEDULER_TYPE == NUSE_PRIORITY_SCHEDULER NUSE_Reschedule(NUSE_NO_TASK);#endif
队列中挂起的每个任务都标记为“就绪”，挂起返回代码为NUSE_QUEUE_WAS_RESET。在此过程完成后，如果优先级调度程序正在使用中，则会调用NUSE_Reschedule()，因为一个或多个更高优先级的任务可能已准备就绪并需要允许运行。

队列信息

此服务调用获取有关队列的信息选择。Nucleus SE 实现与 Nucleus RTOS 的不同之处在于它返回的信息较少，因为不支持对象命名、可变消息大小和挂起顺序，并且可能无法启用任务挂起。

Nucleus RTOS API 调用队列信息

服务调用原型：

状态 NU_Queue_Information(NU_QUEUE *queue, CHAR *name,
VOID **start_address,UNSIGNED *queue_size, UNSIGNED *available,
UNSIGNED *messages, OPTION *message_type,
UNSIGNED *message_size, OPTION suspend_type,
UNSIGNED tasks_waiting, NU_TASK);

参数：

queue – 指向用户提供的队列控制块
名称的指针 – 指向消息队列名称的 8 个字符的目标区域的指针
start_address – 指向一个指针的指针，它将接收队列数据区域的起始地址
queue_size –一个指向保存队列中可用UNSIGNED数据元素总数的变量的指针 – 一个指向保存队列中可用UNSIGNED数据元素数量的变量的指针消息– 一个指向保存当前消息数量的变量的指针在队列message_type 中

– 指向用于保存队列支持的消息类型的变量的指针；有效的消息类型是NU_FIXED_SIZE 和NU_VARIABLE_SIZE
message_size—— 指向一个变量的指针，用于保存每个队列消息中未签名数据元素的数量；如果队列支持可变长度消息，则此数字是最大消息大小
suspend_type – 指向用于保存任务挂起类型的变量的指针。有效的任务挂起类型是NU_FIFO 和NU_PRIORITY
tasks_waiting—— 一个指向一个变量的指针，该变量将接收这个队列中挂起的任务数量
first_task – 指向任务指针的指针；第一个挂起的任务的指针放在这个任务指针中

NU_SUCCESS – 调用成功完成
NU_INVALID_QUEUE – 队列指针无效

Nucleus SE API 调用队列信息

此 API 调用支持 Nucleus RTOS API 的关键功能。

服务调用原型：

状态 NUSE_Queue_Information（NUSE_QUEUE 队列，
ADDR *start_address，U8 *queue_size，U8 *available，U8 *messages，U8 *tasks_waiting，NUSE_TASK *first_task）；

参数：

queue – 请求信息的队列索引
start_address – 指向ADDR类型变量的指针，它将接收队列数据区起始地址
queue_size – 指向U8类型变量的指针，它将接收接收队列有
可用容量的消息总数 ——一个指向U8类型变量的指针，它将接收队列当前具有剩余容量
消息的消息数 ——一个指向U8类型变量的指针，它将接收当前队列中的消息数
tasks_waiting – 一个指向一个变量的指针，该变量将接收这个队列中挂起的任务的数量（如果任务挂起被禁用，
则不返回任何内容）first_task – 一个指向NUSE_TASK类型变量的指针，它将接收第一个挂起任务的索引（如果禁用，则不返回任何内容）任务暂停被禁用）

NUSE_SUCCESS – 调用成功完成
NUSE_INVALID_QUEUE – 队列索引无效
NUSE_INVALID_POINTER – 一个或多个指针参数无效

队列信息的 Nucleus SE 实现

这个 API 调用的实现非常简单：
*start_address = NUSE_Queue_Data[queue];*queue_size = NUSE_Queue_Size[queue];*available = NUSE_Queue_Size[queue] - NUSE_Queue_Items[queue];*messages = NUSE_Queue_Items[queue];#if NUSE_BLOCKING_ENABLE *tasks_waiting = NUSE_queue]; if (NUSE_Queue_Blocking_Count[queue] != 0) { U8 索引；for (index=0; index<NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_QUEUE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[index]) == queue)) { *first_task = index; 休息; } } } else { *first_task = 0; } #else *tasks_waiting = 0; *第一个任务= 0；＃万一

该函数返回队列状态。然后，如果启用了阻塞 API 调用，则返回等待任务的数量和第一个的索引（否则这两个参数设置为 0）。

获取队列数

此服务调用返回应用程序中配置的队列数。在 Nucleus RTOS 中，这会随时间变化，返回值将代表当前队列数，而在 Nucleus SE 中，返回值是在构建时设置的，不能更改。

Nucleus RTOS API 调用队列计数

服务调用原型：

UNSIGNED NU_Established_Queues(VOID);

参数：

没有任何

系统中创建的队列数。

Nucleus SE API 调用队列计数

此 API 调用支持 Nucleus RTOS API 的关键功能。

服务调用原型：

U8 NUSE_Queue_Count(void);

参数：

没有任何

应用中配置的队列数

队列计数的 Nucleus SE 实现

这个 API 调用的实现几乎非常简单：返回#define 符号NUSE_QUEUE_NUMBER的值。

数据结构

队列使用五到六个数据结构 - 全部在 RAM 和 ROM 中 - 与其他 Nucleus SE 对象一样，它们是一系列表，根据配置的队列数量和选择的选项包含和确定尺寸。

我强烈建议应用程序代码不要直接访问这些数据结构，而是使用提供的 API 函数。这避免了与 Nucleus SE 未来版本的不兼容和不需要的副作用，并简化了将应用程序移植到 Nucleus RTOS 的过程。此处包含数据结构的详细信息，以便于更容易理解服务调用代码的工作和调试。

内核 RAM 数据

这些数据结构是：

NUSE_Queue_Head[] – 这是一个U8类型的数组，每个配置的队列都有一个条目，它代表一个指向消息队列前端的指针。它用作NUSE_Queue_Data[] 中地址的索引（见下文）。

NUSE_Queue_Tail[] - 这是一个U8类型的数组，每个配置的队列都有一个条目，它代表一个指向消息队列末尾的指针。它用作NUSE_Queue_Data[] 中地址的索引（见下文）。

NUSE_Queue_Items[] – 这是一个U8类型的数组，每个配置的队列都有一个条目，它表示队列中当前消息数的计数。这个数据可以说是多余的，因为它的值可以从头和尾索引中得出，但存储计数简化了代码。

NUSE_Queue_Blocking_Count[] – 这种类型的U8 数组包含每个队列上有多少任务被阻塞的计数。此数组仅在启用阻塞 API 调用支持时才存在。

当 Nucleus SE 启动时，这些数据结构都被NUSE_Init_Queue()初始化为零。这是合乎逻辑的，因为它将每个队列呈现为空（未使用）。以后的文章将提供 Nucleus SE 启动程序的完整说明。

以下是nuse_init.c 文件中这些数据结构的定义：
RAM U8 NUSE_Queue_Head[NUSE_QUEUE_NUMBER]; 内存 U8 NUSE_Queue_Tail[NUSE_QUEUE_NUMBER]; RAM U8 NUSE_Queue_Items[NUSE_QUEUE_NUMBER]; #if NUSE_BLOCKING_ENABLE RAM U8 NUSE_Queue_Blocking_Count[NUSE_QUEUE_NUMBER]; ＃万一
用户内存

用户有责任为每个配置的队列提供一个 RAM 区域用于数据存储。这个 RAM 区域的大小必须容纳一个ADDR类型的数组，队列中的每条消息都有一个条目。

只读存储器数据

这些数据结构是：

NUSE_Queue_Data[] – 这是一个ADDR类型的数组，每个配置的队列都有一个条目，它代表每个队列的数据区（在上面的用户 RAM 中讨论过）的指针。

NUSE_Queue_Size[] – 这是一个U8类型的数组，每个配置的队列都有一个条目，表示每个队列可能容纳的消息数。

这些数据结构都在nuse_config.c 中声明和初始化（当然是静态的），因此：
ROM ADDR NUSE_Queue_Data[NUSE_QUEUE_NUMBER] ={ / 队列数据区地址------ /};ROM U8 NUSE_Queue_Size[NUSE_QUEUE_NUMBER] ={ / 队列大小------ */};

队列数据足迹

与 Nucleus SE 中的所有内核对象一样，队列所需的数据内存量很容易预测。

可以这样计算应用程序中所有队列的 ROM 数据占用空间（以字节为单位）：

NUSE_QUEUE_NUMBER * (sizeof(ADDR) + 1)

当启用阻塞 API 调用时，应用程序中所有队列的内核 RAM 数据占用量（以字节为单位）可以这样计算：

NUSE_QUEUE_NUMBER * 3

否则就是：

NUSE_QUEUE_NUMBER * 4

具有索引队列的队列所需的用户 RAM 量（以字节为单位）为：

NUSE_Queue_Size[队列] * sizeof(ADDR)

未实现的 API 调用

Nucleus RTOS 中的四个队列 API 调用未在 Nucleus SE 中实现：

创建队列

此 API 调用会创建一个队列。Nucleus SE 不需要它，因为队列是静态创建的。

服务调用原型：

状态 NU_Create_Queue(NU_QUEUE *queue, char *name,
VOID *start_address, UNSIGNED queue_size, OPTION message_type,
UNSIGNED message_size, OPTION suspend_type);

参数：

queue – 指向用户提供的队列控制块的指针；这将用作其他 API 调用中队列的“句柄”
name – 指向队列的 7 个字符的空终止名称的指针
start_address –队列的起始地址
message_type –队列支持的消息类型；可能是NU_FIXED_SIZE 或NU_VARIABLE_SIZE
message_size –如果队列支持固定大小的消息，则此参数指定每条消息的确切大小；否则，如果队列支持可变大小的消息，这是最大消息大小
suspend_type – 指定任务如何在队列上挂起。此参数的有效选项是NU_FIFO 和NU_PRIORITY，分别代表先进先出 (FIFO) 和优先级任务暂停

NU_SUCCESS—— 指示成功完成服务
NU_INVALID_QUEUE—— 指示队列控制块指针为NULL 或已在使用
NU_INVALID_MEMORY——指示start_address指定的内存区域无效
NU_INVALID_MESSAGE——指示message_type 参数无效
NU_INVALID_SIZE——指示消息size 大于队列大小，或者队列大小或消息大小为零
NU_INVALID_SUSPEND – 表示suspend_type 参数无效

删除队列

此 API 调用会删除先前创建的队列。Nucleus SE 不需要它，因为队列是静态创建的，无法删除。

服务调用原型：

状态 NU_Delete_Queue(NU_QUEUE *队列);

参数：

queue – 指向队列控制块的指针

NU_SUCCESS—— 表示服务成功完成
NU_INVALID_QUEUE—— 表示队列指针无效

队列指针

这个 API 调用构建了一个指向系统中所有队列的指针的顺序列表。Nucleus SE 不需要它，因为队列由一个简单的索引而不是指针标识，并且它是多余的。

服务调用原型：

UNSIGNED NU_Queue_Pointers(NU_QUEUE **pointer_list,
UNSIGNED maximum_pointers);

参数：

pointer_list – 指向NU_QUEUE 指针数组的指针；该数组将填充指向系统中已建立队列的指针
maximum_pointers – 放置在数组中的最大指针数

放入数组的NU_QUEUE指针的数量

广播到队列

此 API 调用向所有等待来自指定队列的消息的任务广播一条消息。它没有用 Nucleus SE 实现，因为它会增加过多的复杂性。

服务调用原型：

状态 NU_Broadcast_To_Queue(NU_QUEUE *queue, VOID *message,
UNSIGNED size, UNSIGNED suspend);

参数：

queue – 指向队列控制块
消息的指针 – 指向广播消息
大小的指针–消息中未签名数据元素的数量。如果队列支持变长消息，则该参数必须等于或小于队列支持的消息大小。如果队列支持固定大小的消息，这个参数必须由队列支持的消息大小完全相同的
暂停-指定是否暂停调用的任务，如果队列已满; 此参数的有效选项是NU_NO_SUSPEND、NU_SUSPEND 或超时值。

NU_SUCCESS – 指示成功完成服务
NU_INVALID_QUEUE – 指示队列指针无效
NU_INVALID_POINTER – 指示消息指针为NULL
NU_INVALID_SIZE – 指示指定的消息大小与创建队列时指定的大小不兼容
NU_INVALID_SUSPEND – 指示挂起从非任务线程
尝试 NU_QUEUE_FULL – 表示队列中没有足够的空间用于消息
NU_TIMEOUT – 表示超时到期后队列仍然已满
NU_QUEUE_DELETED – 任务暂停时队列被删除
NU_QUEUE_RESET – 任务挂起时队列被重置

与 Nucleus RTOS 的兼容性

对于 Nucleus SE 的各个方面，我的目标是尽可能保持应用程序代码与 Nucleus RTOS 的高度兼容性。队列也不例外，从用户的角度来看，它们的实现方式与 Nucleus RTOS 中的实现方式大致相同。考虑到生成的代码更易于理解，或者更有可能使内存效率更高，因此存在不兼容的领域，我认为这种不兼容是可以接受的。否则，Nucleus RTOS API 调用可能几乎直接映射到 Nucleus SE 调用。以后的文章将包含有关为 Nucleus RTOS 用户使用 Nucleus SE 的更多信息。

对象标识符

在 Nucleus RTOS 中，所有对象都由具有特定数据类型的数据结构（即控制块）描述。指向该控制块的指针用作队列的标识符。在 Nucleus SE 中，我决定需要一种不同的方法来提高内存效率，并且所有内核对象都由 RAM 和/或 ROM 中的许多表来描述。这些表的大小由配置的每个对象类型的数量决定。特定对象的标识符只是这些表的索引。所以，我已经将NUSE_QUEUE定义为等同于U8; 这种类型的变量——而不是指针——然后用作队列标识符。这是一个小的不兼容性，如果将代码移植到 Nucleus RTOS 或从 Nucleus RTOS 移植，则很容易处理。对象标识符通常只是存储和传递，而不以任何方式进行操作。

Nucleus RTOS 还支持队列命名。这些名称仅用于基于目标的调试工具。我从 Nucleus SE 中省略了它们以节省内存。

消息大小和可变性

在 Nucleus RTOS 中，队列可以配置为处理由任意数量的未签名数据元素组成的消息。在 Nucleus SE 中，队列被简化并且只支持单个ADDR消息。管道在 Nucleus SE 中更加灵活，并且可以为某些应用程序提供队列的有用替代方案；管道将在本系列的下两篇文章中介绍。

Nucleus RTOS 还支持具有可变大小消息的队列，其中仅在创建时指定最大大小。Nucleus SE 不支持可变大小的消息。

队列大小

Nucleus SE 中队列中的消息数限制为 256，因为所有索引变量和常量都是U8类型。Nucleus RTOS 不受此限制。

未实现的 API 调用

Nucleus RTOS 支持十个服务调用来处理队列。其中，有四个未在 Nucleus SE 中实现。可以在本文前面的未实现的 API 调用中找到有关这些和省略它们的决定的详细信息。
相关实战：https://www.yunduoketang.com/article/zaixianjiaoyudajian1.html
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https://www.yunduoketang.com/article/xianshangjiaoxuext1.html
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