FreeRTOS. Программная очередь почты.
Тема статьи: программная очередь почты (mail queue). Немного C++ обвертки для FreeRTOS, грамотнее говоря, правильнее сказать cmsis – rtos, потому что, STM реализация FreeRTOS написана в концепции cmsis. Пример статьи – это простой обмен сообщениями с переключениям состояний светодиода. Поля очереди почты инкриминируется автоматически при отправке и верном приеме почты, посходит проверка на отправленное сообщение, а так же на прием почты.
Очередь почты напоминает очереди сообщений, но данные, которые передаются состоят из блоков памяти, которые должны быть выделены (до передачи в данные) и освобождены (после из данных). Очередь почты использует пул памяти для создания отформатированных блоков памяти и передачи указателя на эти блоки в очереди сообщений. Это позволяет данным, остаться в памяти выделенного блока, а только указатель перемещается между отдельными потоками. Это является преимуществом над сообщениями, которые могут передавать только 32-битное значение или указатель. Использование функций почтовой очереди, вы можете контролировать, отправлять, получать, или ждать почту.
Редактируем базовый пример для STM32746G-Discovery -> “..\STM32Cube_FW_F7_V1.3.0\Projects\STM32746G-Discovery\Applications\FreeRTOS\FreeRTOS_Mail”.
Для .cpp файлов нужно выставить –cpp11(misc controls).
//main.cpp
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#include "sys_freertos.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
#define blckqSTACK_SIZE configMINIMAL_STACK_SIZE
uint32_t ProducerValue1 = 0, ProducerValue2 = 0;
uint8_t ProducerValue3 = 0;
uint32_t ConsumerValue1 = 0, ConsumerValue2 = 0;
uint8_t ConsumerValue3 = 0;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Thread function that creates a mail and posts it on a mail queue. */
static void MailQueueProducer (const void *argument);
/* Thread function that receives mail , remove it from a mail queue and checks that
it is the expected mail. */
static void MailQueueConsumer (const void *argument);
static void SystemClock_Config(void);
static void CPU_CACHE_Enable(void);
FreeRTOS sys;
MailBox mail(1);
osMailQId mailId;
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/**
* @brief Main program
* @param None
* @retval None
*/
int main(void)
{
/* Enable the CPU Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32F7xx HAL library initialization:
- Configure the Flash ART accelerator on ITCM interface
- Configure the Systick to generate an interrupt each 1 msec
- Set NVIC Group Priority to 4
- Low Level Initialization
*/
HAL_Init();
/* Configure the system clock to 216 Mhz */
SystemClock_Config();
/* Initialize LED1 */
BSP_LED_Init(LED1);
/* create mail queue */
mailId = sys.MailCreate(&mail.os_mailQ_def_name, NULL);
/* Note the producer has a lower priority than the consumer when the tasks are spawned. */
Thread mail_r((char *)"mail_r", MailQueueConsumer, osPriorityBelowNormal, 0, blckqSTACK_SIZE);
Thread mail_t((char *)"mail_t", MailQueueProducer, osPriorityBelowNormal, 0, blckqSTACK_SIZE);
sys.ThreadCreate(&mail_r.os_thread_def_name, NULL);
sys.ThreadCreate(&mail_t.os_thread_def_name, NULL);
sys.StartScheduler();
/* We should never get here as control is now taken by the scheduler */
for(;;);
}
/**
* @brief Mail Producer Thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
static void MailQueueProducer(const void *argument)
{
sys_Amail_TypeDef *pTMail;
for(;;)
{
pTMail = (sys_Amail_TypeDef *)osMailAlloc(mailId, osWaitForever); /* Allocate memory */
/* Set the mail content */
//Установка полей сообщения
pTMail->var1 = ProducerValue1;
pTMail->var2 = ProducerValue2;
pTMail->var3 = ProducerValue3;
//При начальной инициализации сообщения, все поля нулевые.
//Проверка на оправленное сообщение.
if(osMailPut(mailId, pTMail) != osOK) /* Send Mail */
{
/* LED1 is turned On to indicate error */
BSP_LED_On(LED1);
}
else
{
/*
Increment the variables we are going to post next time round. The
consumer will expect the numbers to follow in numerical order.
*/
// После того, как, сообщение было отправлено инкрементируем поля сообщения и переключаем состояние светодиода
ProducerValue1 += 1;
ProducerValue2 += 2;
ProducerValue3 += 3;
/* Toggle LED1 to indicate a correct number received */
BSP_LED_Toggle(LED1);
// Пауза для потока
sys.Delay(1500);
}
}
}
/**
* @brief Mail Consumer Thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
static void MailQueueConsumer (const void *argument)
{
osEvent event;
sys_Amail_TypeDef *pRMail;
for(;;)
{
// Проверка на полученное сообщение
/* Get the message from the queue */
event = osMailGet(mailId, osWaitForever); /* wait for mail */
//Если сообщение доставлено
if(event.status == osEventMail)
{
pRMail = (sys_Amail_TypeDef *)event.value.p;
//В случае, если поля отличаются, тогда заполняем поля полученными данными из сообщения.
if((pRMail->var1 != ConsumerValue1) || (pRMail->var2 != ConsumerValue2) || (pRMail->var3 != ConsumerValue3))
{
/* Catch-up. */
ConsumerValue1 = pRMail->var1;
ConsumerValue2 = pRMail->var2;
ConsumerValue3 = pRMail->var3;
/* LED1 is turned On to indicate error */
BSP_LED_On(LED1);
}
else
{
/* Calculate values we expect to remove from the mail queue next time
round. */
ConsumerValue1 += 1;
ConsumerValue2 += 2;
ConsumerValue3 += 3;
//Увеличиваем индикацию сообщений
}
//Освобождаем память под сообщения
osMailFree(mailId, pRMail); /* free memory allocated for mail */
}
}
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* The system Clock is configured as follow :
* System Clock source = PLL (HSE)
* SYSCLK(Hz) = 216000000
* HCLK(Hz) = 216000000
* AHB Prescaler = 1
* APB1 Prescaler = 4
* APB2 Prescaler = 2
* HSE Frequency(Hz) = 25000000
* PLL_M = 25
* PLL_N = 432
* PLL_P = 2
* PLL_Q = 9
* VDD(V) = 3.3
* Main regulator output voltage = Scale1 mode
* Flash Latency(WS) = 7
* @param None
* @retval None
*/
static void SystemClock_Config(void)
{
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
/* Enable HSE Oscillator and activate PLL with HSE as source */
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_OFF;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 25;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 432;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 9;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
/* Select PLL as system clock source and configure the HCLK, PCLK1 and PCLK2
clocks dividers */
RCC_ClkInitStruct.ClockType = (RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_7);
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* Infinite loop */
while (1)
{}
}
#endif
/**
* @brief CPU L1-Cache enable.
* @param None
* @retval None
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
/* Enable I-Cache */
SCB_EnableICache();
/* Enable D-Cache */
SCB_EnableDCache();
}
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
//sys_freertos.cpp
#include "sys_freertos.h"
osStatus FreeRTOS::StartScheduler(void){
return osKernelStart();
}
osMailQId FreeRTOS::MailCreate (const osMailQDef_t *queue_def, osThreadId thread_id){
return osMailCreate (queue_def, thread_id);
}
osStatus FreeRTOS::Delay (uint32_t millisec){
return osDelay (millisec);
}
osThreadId FreeRTOS::ThreadCreate (const osThreadDef_t *thread_def, void *argument){
return osThreadCreate(thread_def, argument);
}
//sys_freertos.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include "cmsis_os.h"
#include <stdint.h>
#ifdef __cplusplus
}
#endif
typedef struct { /* Mail object structure */
uint32_t var1; /* var1 is a uint32_t */
uint32_t var2; /* var2 is a uint32_t */
uint8_t var3; /* var3 is a uint8_t */
} sys_Amail_TypeDef;
class FreeRTOS {
public:
osStatus StartScheduler(void);
osMailQId MailCreate (const osMailQDef_t *queue_def, osThreadId thread_id);
osStatus Delay (uint32_t millisec);
osThreadId ThreadCreate (const osThreadDef_t *thread_def, void *argument);
};
class MailBox {
public:
os_mailQ_cb *os_mailQ_cb_name;
const osMailQDef_t os_mailQ_def_name;
MailBox(uint32_t queue_sz):
os_mailQ_def_name ( { queue_sz, sizeof (sys_Amail_TypeDef), (&os_mailQ_cb_name) } ) {}
};
class Thread {
public:
const osThreadDef_t os_thread_def_name;
Thread(char *name, os_pthread pthread, osPriority tpriority, uint32_t instances, uint32_t stacksize):
os_thread_def_name({name, pthread, tpriority, instances, stacksize}){}
};
Старт ARM. RTOS часть 1-ая. STM32F4 и SAM3N.
Старт ARM. RTOS часть 2-ая.
Старт ARM. RTOS часть 3-ая. Очереди.
Старт ARM. RTOS часть 4-ая. Семафоры.
Старт ARM. RTOS часть 5-ая. Мьютексы.
Старт ARM. RTOS часть 6-ая. Сопрограмма.
Старт ARM. RTOS часть 7-ая. Программный таймер.