队列简介
队列是任务到任务、任务到中断、中断到任务数据交流的一种机制（消息传递）
全局变量的弊端：数据无保护，导致数据不安全，当多个任务同时对该变量操作时，数据易受损
使用队列的情况如下：
读写队列做好了保护，防止多任务同时访问冲突；我们只需要直接调用API函数即可，简单易用！
FreeRTOS基于队列， 实现了多种功能，其中包括队列集、互斥信号量、计数型信号量、
二值信号量、 递归互斥信号量，因此很有必要深入了解 FreeRTOS 的队列 。
在队列中可以存储数量有限、大小固定的数据。队列中的每一个数据叫做“队列项目”，队列能够存储“队列项目”的最大数量称为队列的长度。
在创建队列时，就要指定队列长度以及队列项目的大小！
FreeRTOS队列特点：
1、数据入队出队方式
队列通常采用“先进先出”(FIFO)的数据存储缓冲机制，即先入队的数据会先从队列中被读取，FreeRTOS中也可以配置为“后进先出”LIFO方式；
2、数据传递方式
FreeRTOS中队列采用实际值传递，即将数据拷贝到队列中进行传递， FreeRTOS采用拷贝数据传递，也可以传递指针，所以在传递较大的数据的时候采用指针传递
3、多任务访问
队列不属于某个任务，任何任务和中断都可以向队列发送/读取消息
4、出队、入队阻塞
当任务向一个队列发送消息时，可以指定一个阻塞时间，假设此时当队列已满无法入队
入队阻塞：
队列满了，此时写不进去数据；
①将该任务的状态列表项挂载在pxDelayedTaskList；
②将该任务的事件列表项挂载在xTasksWaitingToSend；
出队阻塞：
队列为空，此时读取不了数据；
①将该任务的状态列表项挂载在pxDelayedTaskList；
②将该任务的事件列表项挂载在xTasksWaitingToReceive；
问题：当多个任务写入消息给一个“满队列”时，这些任务都会进入阻塞状态，也就是说有多个任务 在等待同一 个队列的空间。那当队列中有空间时，哪个任务会进入就绪态？
答：
1、优先级最高的任务
2、如果大家的优先级相同，那等待时间最久的任务会进入就绪态
队列结构体介绍
typedef struct QueueDefinition
{int8_t * pcHead /* 存储区域的起始地址 */int8_t * pcWriteTo; /* 下一个写入的位置 */union{QueuePointers_t xQueue; SemaphoreData_t xSemaphore; } u ;List_t xTasksWaitingToSend; /* 等待发送列表 */List_t xTasksWaitingToReceive; /* 等待接收列表 */volatile UBaseType_t uxMessagesWaiting; /* 非空闲队列项目的数量 */UBaseType_t uxLength； /* 队列长度 */UBaseType_t uxItemSize; /* 队列项目的大小 */volatile int8_t cRxLock; /* 读取上锁计数器 */volatile int8_t cTxLock； /* 写入上锁计数器 *//* 其他的一些条件编译 */
} xQUEUE;
当我们锁住队列的时候，你是可以正常读写队列的，只不过操作不了等待发送\接收列表。
当用于队列使用时：
typedef struct QueuePointers
{int8_t * pcTail; /* 存储区的结束地址 */int8_t * pcReadFrom; /* 最后一个读取队列的地址 */
} QueuePointers_t;
当用于互斥信号量和递归互斥信号量时 ：
typedef struct SemaphoreData
{TaskHandle_t xMutexHolder; /* 互斥信号量持有者 */UBaseType_t uxRecursiveCallCount; /* 递归互斥信号量的获取计数器 */
} SemaphoreData_t;
队列结构体整体示意图：
队列相关API函数介绍
使用队列的主要流程：创建队列 ---> 写队列 ---> 读队列。
创建队列相关API函数介绍：
| 函数 | 描述 |
| xQueueCreate() | 动态方式创建队列 |
| xQueueCreateStatic() | 静态方式创建队列 |
动态和静态创建队列之间的区别：队列所需的内存空间由 FreeRTOS 从 FreeRTOS 管理的堆中分配，而静态创建需要用户自行分配内存。
创建队列函数入口参数解析：
#define xQueueCreate ( uxQueueLength, uxItemSize ) \ xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), (queueQUEUE_TYPE_BASE ))
此函数用于使用动态方式创建队列，队列所需的内存空间由 FreeRTOS 从 FreeRTOS 管理的堆中分配
前面说 FreeRTOS 基于队列实现了多种功能，每一种功能对应一种队列类型，队列类型的 queue.h 文件中有定义：
#define queueQUEUE_TYPE_BASE ( ( uint8_t ) 0U ) /* 队列 */
#define queueQUEUE_TYPE_SET ( ( uint8_t ) 0U ) /* 队列集 */
#define queueQUEUE_TYPE_MUTEX ( ( uint8_t ) 1U ) /* 互斥信号量 */
#define queueQUEUE_TYPE_COUNTING_SEMAPHORE ( ( uint8_t ) 2U ) /* 计数型信号量 */
#define queueQUEUE_TYPE_BINARY_SEMAPHORE ( ( uint8_t ) 3U ) /* 二值信号量 */
#define queueQUEUE_TYPE_RECURSIVE_MUTEX ( ( uint8_t ) 4U ) /* 递归互斥信号量 */
往队列写入消息API函数：
| 函数 | 描述 |
| xQueueSend() | 往队列的尾部写入消息 |
| xQueueSendToBack() | 同 xQueueSend() |
| xQueueSendToFront() | 往队列的头部写入消息 |
| xQueueOverwrite() | 覆写队列消息（只用于队列长度为 1 的情况） |
| xQueueSendFromISR() | 在中断中往队列的尾部写入消息 |
| xQueueSendToBackFromISR() | 同 xQueueSendFromISR() |
| xQueueSendToFrontFromISR() | 在中断中往队列的头部写入消息 |
| xQueueOverwriteFromISR() | 在中断中覆写队列消息（只用于队列长度为 1 的情况） |
队列写入消息:
#define xQueueSend( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \ xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_BACK )
#define xQueueSendToBack( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \ xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_BACK )
#define xQueueSendToFront( xQueue, pvItemToQueue, xTicksToWait ) \ xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_FRONT )
#define xQueueOverwrite( xQueue, pvItemToQueue ) \ xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), 0, queueOVERWRITE )
可以看到这几个写入函数调用的是同一个函数xQueueGenericSend( )，只是指定了不同的写入位置！
队列一共有 3 种写入位置 ：
#define queueSEND_TO_BACK ( ( BaseType_t ) 0 ) /* 写入队列尾部 */
#define queueSEND_TO_FRONT ( ( BaseType_t ) 1 ) /* 写入队列头部 */
#define queueOVERWRITE ( ( BaseType_t ) 2 ) /* 覆写队列*/
注意：覆写方式写入队列，只有在队列的队列长度为 1 时，才能够使用
往队列写入消息函数入口参数解析：
BaseType_t xQueueGenericSend( QueueHandle_t xQueue,const void * const pvItemToQueue,TickType_t xTicksToWait,const BaseType_t xCopyPosition );
从队列读取消息API函数：
| 函数 | 描述 |
| xQueueReceive() | 从队列头部读取消息，并删除消息 |
| xQueuePeek() | 从队列头部读取消息 |
| xQueueReceiveFromISR() | 在中断中从队列头部读取消息，并删除消息 |
| xQueuePeekFromISR() | 在中断中从队列头部读取消息 |
从队列读取消息函数入口参数解析：
BaseType_t xQueueReceive( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait )
此函数用于在任务中，从队列中读取消息，并且消息读取成功后，会将消息从队列中移除。
BaseType_t xQueuePeek( QueueHandle_t xQueue, void * const pvBuffer, TickType_t xTicksToWait )此函数用于在任务中，从队列中读取消息， 但与函数 xQueueReceive()不同，此函数在成功读取消息后，并不会移除已读取的消息！
队列相关API函数工作流程具体解析：
创建队列：xQueueCreate( )
实际执行的是xQueueGenericCreate( )
xQueueGenericCreate( ( uxQueueLength ), ( uxItemSize ), ( queueQUEUE_TYPE_BASE ) )1、计算队列需要多大内存 xQueueSizeInBytes = ( size_t ) ( uxQueueLength * uxItemSize )
2、为队列申请内存，申请大小：sizeof( Queue_t ) + xQueueSizeInBytes ，前面部分存放结构体成员，后面就是队列项大小
3、判断内存是否申请成功，成功即计算出队列项存储区的首地址
4、调用prvInitialiseNewQueue（）初始化新队列pxNewQueue
(1)、初始化队列结构体成员变量
(2)、调用xQueueGenericReset（）复位队列
1)、初始化其他队列结构体成员变量
2)、判断要复位的队列是否为新创建的队列
不是新创建队列，那就复位它，将列表xTasksWaitingToSend移除，是新创建的队列，那就初始化这两个列表xTasksWaitingToSend和xTasksWaitingToReceive
往队列写入数据（入队）：xQueueSend( )
实际执行的是：xQueueGenericSend( ）
xQueueGenericSend( ( xQueue ), ( pvItemToQueue ), ( xTicksToWait ), queueSEND_TO_BACK )1、进入临界区（关中断）
2、判断队列是否已满？
3、队列有空闲位置
(1)、只有在队列有空闲位置或为覆写的情况才能写入消息
(2)、当有空闲位置或覆写时：将待写入消息按指定写入方式复制到队列中
(3)、判断是否有因为读不到消息而阻塞的任务，有的话，将解除阻塞态，通过这个函数
判断调度器是否被挂起，没有挂起：将移除相应的事件列表项和状态列表项，并且将任务添加到就绪列表中。挂起：将移除事件列表项，将事件列表项添加到等待就绪列表：xPendingReadyList，当调用恢复调度器时xTaskResumeAll( )，xPendingReadyList中多任务就会被处理
(4)、退出临界区（开中断）
3、队列已满
(1)、此时不能写入消息，因此要将任务阻塞
(2)、如果阻塞时间为0 ，代表不阻塞，直接返回队列满错误
(3)、如果阻塞时间不为0，任务需要阻塞，记录下此时系统节拍计数器的值和溢出次数，用于下面对阻塞时间进行补偿（补偿就是计算剩余的阻塞时间还有多久）
(4)、判断阻塞时间补偿后，是否还需要阻塞
需要：将任务的事件列表项添加到等待发送列表中，将任务状态列表项添加到阻塞列表中进行阻塞，队列解锁，恢复调度器。不需要：队列解锁，恢复调度器，返回队列满错误。
不需要：队列解锁，恢复调度器，返回队列满错误
从队列读取数据（出队）：xQueueReceive( )
1、进入临界区（关中断）
2、判断队列是否为空
3、有数据
(1)、使用函数prvCopyDataFromQueue( )拷贝数据
(2)、队列项目个数减一
(3)、因为前面已经减了一个队列项，所以队列已经有空位了，如果xTasksWaitingToSend等待发送列表中，有任务，则解除阻塞态，通过这个函数xTaskRemoveFromEventList( )
判断调度器是否被挂起，没有挂起：将移除相应的事件列表项和状态列表项，并且将任务添加到就绪列表中。挂起：将移除事件列表项，将事件列表项添加到等待就绪列表：xPendingReadyList，当调用恢复调度器时xTaskResumeAll( )，xPendingReadyList中多任务就会被处理
(4)、退出临界区（开中断）
4、为空
(1)、此时读取不到消息，因此要将任务阻塞
(2)、如果阻塞时间为0 ，代表不阻塞，直接返回队列空错误
(3)、如果阻塞时间不为0，任务需要阻塞，记录下此时系统节拍计数器的值和溢出次数，用于下面对阻塞时间进行补偿
(4)、判断阻塞时间补偿后，是否还需要阻塞
需要：将任务的事件列表项添加到等待接收列表中，将任务状态列表项添加到阻塞列表中进行阻塞，队列解锁，恢复调度器。
不需要：队列解锁，恢复调度器，返回队列空错误
