【MCXA156开发板测评】学习笔记07（reeRTOS中的消息队列使用)

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# FreeRTOS 消息队列概述

FreeRTOS 消息队列是核心的进程间通信机制，允许任务以 FIFO（先进先出）的方式发送和接收数据。通过 `xQueueSend` 和 `xQueueReceive` 函数，任务之间可以传递数据，并且可以选择阻塞或非阻塞操作。该示例中使用消息队列来存储日志数据，日志任务从队列中读取这些数据并显示。

# 硬件设计

## 硬件要求：

- **Type-C USB 数据线**
- **FRDM-MCXA156 开发板**
- **个人计算机**

## 板卡设置：

不需要特殊配置，只需要确保开发板通过 USB Type-C 数据线正确连接到计算机，并且程序已经成功下载到目标板上。

## 通信接口：

使用串口终端（例如 Tera Term）查看目标板的调试输出。串口终端配置应如下：

- **波特率**：115200
- **数据位**：8
- **校验位**：无
- **停止位**：1
- **流控制**：无

# 软件设计

## 代码结构

代码分为两个主要部分：日志机制和应用程序任务。

## 日志机制

日志功能负责使用队列管理日志消息。它创建一个消息队列并创建一个任务来打印这些消息。

## 日志 API 函数：

1. **`log_add`**：将日志消息添加到队列中。

```C
 c复制编辑// 向日志队列中添加一条日志消息
 void log_add(char *log) {
   xQueueSend(log_queue, log, 0);// 向队列发送日志消息
 }
 ```

2. **`log_init`**：初始化日志系统，创建消息队列并创建日志任务。

```C
 c复制编辑// 初始化日志系统，创建队列和日志任务
 void log_init(uint32_t queue_length, uint32_t max_log_length) {
   log_queue = xQueueCreate(queue_length, max_log_length);// 创建消息队列
   if (log_queue != NULL) {
   vQueueAddToRegistry(log_queue, "LogQ");// 注册队列
   }
   // 创建日志任务
   if (xTaskCreate(log_task, "log_task", configMINIMAL_STACK_SIZE + 166, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL) != pdPASS) {
   PRINTF("任务创建失败！.\r\n");
   while (1);// 如果任务创建失败，进入死循环
   }
 }
 ```

3. **`log_task`**：任务不断地从队列中接收日志消息并打印。

```C
 c复制编辑// 日志任务，从队列中接收并打印日志
 static void log_task(void *pvParameters) {
   uint32_t counter = 0;// 日志计数器
   char log[MAX_LOG_LENGTH + 1];
   while (1) {
   if (xQueueReceive(log_queue, log, portMAX_DELAY) != pdTRUE) {
     PRINTF("接收队列失败。\r\n");
   }
   PRINTF("Log %d: %s\r\n", counter, log);// 打印日志
   counter++;
   }
 }
 ```

## 应用程序任务

有两个任务：`write_task_1` 和 `write_task_2`，它们模拟生成日志消息，并将其发送到日志任务进行打印。每个任务生成 5 条消息。

### 任务代码：

```C
c复制编辑// 任务1，发送5条日志消息
static void write_task_1(void *pvParameters) {
  char log[MAX_LOG_LENGTH + 1];
  uint32_t i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++) {
  sprintf(log, "Task1 Message %d", (int)i);// 格式化日志消息
  log_add(log);// 将消息添加到日志队列
  taskYIELD();// 任务让出控制权
  }
  vTaskSuspend(NULL);// 挂起任务
}

// 任务2，发送5条日志消息
static void write_task_2(void *pvParameters) {
  char log[MAX_LOG_LENGTH + 1];
  uint32_t i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++) {
  sprintf(log, "Task2 Message %d", (int)i);// 格式化日志消息
  log_add(log);// 将消息添加到日志队列
  taskYIELD();// 任务让出控制权
  }
  vTaskSuspend(NULL);// 挂起任务
}
```

### 主函数

在 `main` 函数中，初始化了日志系统，并创建了两个任务 `write_task_1` 和 `write_task_2`。

```C
c复制编辑// 主函数
int main(void) {
  BOARD_InitPins();// 初始化引脚
  BOARD_InitBootClocks();// 初始化时钟
  BOARD_InitDebugConsole();// 初始化调试控制台

// 初始化日志系统，队列长度为10，每条日志最大长度为20字节
  log_init(10, MAX_LOG_LENGTH);

// 创建任务1
  if (xTaskCreate(write_task_1, "WRITE_TASK_1", configMINIMAL_STACK_SIZE + 166, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 2, NULL) != pdPASS) {
  PRINTF("任务创建失败！.\r\n");
  while (1);// 如果任务创建失败，进入死循环
  }
  // 创建任务2
  if (xTaskCreate(write_task_2, "WRITE_TASK_2", configMINIMAL_STACK_SIZE + 166, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 2, NULL) != pdPASS) {
  PRINTF("任务创建失败！.\r\n");
  while (1);// 如果任务创建失败，进入死循环
  }

vTaskStartScheduler();// 启动调度器
  for (;;);// 进入空循环
}
```

# 实验结果

程序烧录到开发板后，通过串口终端可以看到以下日志输出，显示 `write_task_1` 和 `write_task_2` 两个任务并发执行，并向日志任务发送消息，串口结果输出：

![image-20250217092350505](https://boreyun.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/image-20250217092350505.png)

# 结论

通过本示例，展示了如何在 FreeRTOS 中使用消息队列实现简单的日志机制。任务通过消息队列将日志消息传递给日志任务，日志任务负责打印这些消息。该示例展示了消息传递和任务同步的基本概念，并能有效地展示多个任务如何在 FreeRTOS 中协作。