消息队列是线程交互的一种方法，任务可以通过消息队列来实现数据的沟通和交换。在嵌入式系统上，这可以说这是用的最多的一种方法。通过消息队列，无论是发送者，还是接受者都可以循环地处理各种消息。而我们知道，存储消息最好的方式就是循环队列，如果消息已满，那么发送者可以把自己pend到等待队列上；而如果此时没有消息，那么接受者也可以把自己pend到等待队列上。当然实现消息队列的方法很多，甚至用户可以自己利用互斥量和信号量来实现，而嵌入式系统常常会默认提供这样的功能函数，我想主要的目的还是为了方便用户，让他们可以更多地从业务的角度来看问题，而不是把重点关注在这些底层的细节上面。
首先，我们还是看看rawos上面关于消息队列的数据结构是怎么定义的，
typedef struct RAW_MSG_Q {
RAW_VOID **queue_start; /* Pointer to start of queue data */
RAW_VOID **queue_end; /* Pointer to end of queue data */
RAW_VOID **write; /* Pointer to where next message will be inserted in the Q */
RAW_VOID **read; /* Pointer to where next message will be extracted from the Q */
RAW_U32 size; /* Size of queue (maximum number of entries) */
RAW_U32 current_numbers; /* Current number of entries in the queue */
RAW_U16 blocked_send_task_numbers; /*number of blocked send task numbers */
RAW_U16 blocked_receive_task_numbers; /*number of blocked send task numbers */
} RAW_MSG_Q;
typedef struct RAW_QUEUE
{
RAW_COMMON_BLOCK_OBJECT common_block_obj;
RAW_MSG_Q msg_q;
} RAW_QUEUE; 上面的代码中有两段数据结构，第一段主要表示循环队列的内容，其中包括了队列首地址、队列末尾地址、当前队列读取地址、当前队列插入地址、队列大小、消息个数、阻塞的发送线程数据、阻塞的接受线程数目。而第二段数据结构就比较简单，它把通用等待结构和循环队列合在了一起，共同构成了消息队列的数据结构。
根据我们以前的经验，互斥同步数据结构的操作都会分成几个部分，当然消息队列也不例外，也会分成初始化、发送消息、接受消息、清除消息、删除消息队列等几种操作函数。当然，消息队列还是增加了一个新的选项，那就是插入消息的时候可以插入在队列的前方，还是插入在队列的尾部，这在某种程度上决定了消息的优先级。说到这，我们还是看看消息队列是怎么初始化的，
RAW_U16 raw_queue_create(RAW_QUEUE *p_q, RAW_U8 *p_name, RAW_VOID **msg_start, RAW_U32 number)
{
#if (RAW_QUEUE_FUNCTION_CHECK > 0)
if (p_q == 0) {
return RAW_NULL_OBJECT;
}
if ( msg_start == 0) {
return RAW_NULL_POINTER;
}
if (number == 0) {
return RAW_ZERO_NUMBER;
}
#endif
list_init(&p_q->common_block_obj.block_list);
p_q->common_block_obj.name = p_name;
p_q->common_block_obj.block_way = 0;
p_q->msg_q.queue_start = msg_start; /* Initialize the queue */
p_q->msg_q.queue_end = &msg_start[number];
p_q->msg_q.write = msg_start;
p_q->msg_q.read = msg_start;
p_q->msg_q.size = number;
p_q->msg_q.current_numbers = 0;
p_q->msg_q.blocked_send_task_numbers = 0;
p_q->msg_q.blocked_receive_task_numbers = 0;
return RAW_SUCCESS;
}
虽然相比较之前的互斥函数，消息队列的初始化内容好像多一些。但是大家如果对循环队列的知识比较了解的话，其实也不是很复杂的。我们看到，函数除了对通用阻塞结构进行初始化之外，就是对这些循环队列进行初始化。接着，我们就可以看看消息发送函数是怎么样的，
static RAW_U16 internal_msg_post(RAW_QUEUE *p_q, RAW_VOID *p_void, RAW_U8 opt_send_method, RAW_U8 opt_wake_all, RAW_U32 wait_option)
{
RAW_U16 error_status;
LIST *block_list_head;
RAW_U8 block_way;
RAW_SR_ALLOC();
#if (RAW_QUEUE_FUNCTION_CHECK > 0)
if (raw_int_nesting) {
if (wait_option != RAW_NO_WAIT) {
return RAW_NOT_CALLED_BY_ISR;
}
}
if (p_q == 0) {
return RAW_NULL_OBJECT;
}
if (p_void == 0) {
return RAW_NULL_POINTER;
}
#endif
block_list_head = &p_q->common_block_obj.block_list;
RAW_CRITICAL_ENTER();
/*queue is full condition, there should be no received task blocked on queue object!*/
if (p_q->msg_q.current_numbers >= p_q->msg_q.size) {
if (wait_option == RAW_NO_WAIT) {
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_MSG_MAX;
}
else {
/*system is locked so task can not be blocked just return immediately*/
if (raw_sched_lock) {
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_SCHED_DISABLE;
}
/*queue is full and SEND_TO_FRONT method is not allowd*/
if (opt_send_method == SEND_TO_FRONT) {
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_QUEUE_FULL_OPT_ERROR;
}
p_q->msg_q.blocked_send_task_numbers++;
raw_task_active->msg = p_void;
block_way = p_q->common_block_obj.block_way;
p_q->common_block_obj.block_way = RAW_BLOCKED_WAY_FIFO;
/*there should be no blocked received task beacuse msg exits*/
raw_pend_object(&p_q->common_block_obj, raw_task_active, wait_option);
p_q->common_block_obj.block_way = block_way;
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
error_status = block_state_post_process(raw_task_active, 0);
return error_status;
}
}
/*Queue is not full here, there should be no blocked send task*/
/*If there is no blocked receive task*/
if (is_list_empty(block_list_head)) {
p_q->msg_q.current_numbers++; /* Update the nbr of entries in the queue */
if (opt_send_method == SEND_TO_END) {
*p_q->msg_q.write++ = p_void;
if (p_q->msg_q.write == p_q->msg_q.queue_end) {
p_q->msg_q.write = p_q->msg_q.queue_start;
}
}
else {
if (p_q->msg_q.read == p_q->msg_q.queue_start) {
p_q->msg_q.read = p_q->msg_q.queue_end;
}
p_q->msg_q.read--;
*p_q->msg_q.read = p_void; /* Insert message into queue */
}
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_SUCCESS;
}
/*wake all the task blocked on this queue*/
if (opt_wake_all) {
while (!is_list_empty(block_list_head)) {
wake_send_msg(list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list), p_void);
}
p_q->msg_q.blocked_receive_task_numbers = 0;
}
/*wake hignhest priority task blocked on this queue and send msg to it*/
else {
wake_send_msg(list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list), p_void);
p_q->msg_q.blocked_receive_task_numbers--;
}
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
return RAW_SUCCESS;
}
这里消息发送函数稍显冗长，这主要是因为消息发送的情况比较复杂，方方面面考虑的情况比较多。但是整个函数处理的逻辑还是比较清晰的，只要有耐心，慢慢读下去还是没有什么问题。这里不妨和大家一起看一下消息发送函数是怎么实现的，
（1）检验参数合法性，注意在中断下调用这个函数时，必须是RAW_NO_WAIT的选项，中断毕竟是不好调度的；
（2） 处理消息已满的情况，
a）如果线程不想等待，函数返回；
b）如果禁止调度，函数返回；
c）消息存储到线程的msg里面，线程把自己pend到等待队列中；
d）调用系统调度函数，等待再次被调度的机会，函数返回。
（3）当前消息未满，但是当前没有等待队列，那么根据要求把消息压入循环队列，函数返回；
（4）当前消息未满，且存在等待队列，说明此时已经没有消息可读，
a）如果需要唤醒所有的等待线程，那么唤醒所有的线程，等待线程总数置为0；
b）如果只是唤起某一个线程，那么唤醒第一个等待线程，等待线程总数自减；
（5）调用系统调度函数，防止有高优先级的线程加入调度队列；
（6）线程再次得到运行的机会，函数返回。
看到上面的代码，我们发现只要梳理好了代码的逻辑，其实消息发送函数也是比较好理解的。当然，有消息的发送，就必然会存在消息的接受了。此时肯定也会出现没有消息、有消息两种情况了。
RAW_U16 raw_queue_receive (RAW_QUEUE *p_q, RAW_U32 wait_option, RAW_VOID **msg)
{
RAW_VOID *pmsg;
RAW_U16 result;
LIST *block_list_head;
RAW_TASK_OBJ *blocked_send_task;
RAW_SR_ALLOC();
#if (RAW_QUEUE_FUNCTION_CHECK > 0)
if (raw_int_nesting) {
return RAW_NOT_CALLED_BY_ISR;
}
if (p_q == 0) {
return RAW_NULL_OBJECT;
}
if (msg == 0) {
return RAW_NULL_POINTER;
}
#endif
block_list_head = &p_q->common_block_obj.block_list;
RAW_CRITICAL_ENTER();
/*if queue has msgs, just receive it*/
if (p_q->msg_q.current_numbers) {
pmsg = *p_q->msg_q.read++;
if (p_q->msg_q.read == p_q->msg_q.queue_end) {
p_q->msg_q.read = p_q->msg_q.queue_start;
}
*msg = pmsg;
/*if there are blocked_send_tasks, just reload the task msg to end*/
if (p_q->msg_q.blocked_send_task_numbers) {
blocked_send_task = list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list);
p_q->msg_q.blocked_send_task_numbers--;
*p_q->msg_q.write++ = blocked_send_task->msg;
if (p_q->msg_q.write == p_q->msg_q.queue_end) {
p_q->msg_q.write = p_q->msg_q.queue_start;
}
raw_wake_object(blocked_send_task);
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
return RAW_SUCCESS;
}
p_q->msg_q.current_numbers--;
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_SUCCESS;
}
if (wait_option == RAW_NO_WAIT) { /* Caller wants to block if not available? */
*msg = (RAW_VOID *)0;
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_NO_PEND_WAIT;
}
if (raw_sched_lock) {
RAW_CRITICAL_EXIT();
return RAW_SCHED_DISABLE;
}
raw_pend_object(&p_q->common_block_obj, raw_task_active, wait_option);
p_q->msg_q.blocked_receive_task_numbers++;
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
RAW_CRITICAL_ENTER();
*msg = (RAW_VOID *)0;
result = block_state_post_process(raw_task_active, msg);
RAW_CRITICAL_EXIT();
return result;
}
和发送消息函数相比，接受消息的操作还是要少一些，不要紧，大家一起来看一下实现逻辑，
（1）判断参数合法性；
（2）如果当前存在消息，
a）读取循环队列中的消息；
b）判断当前是否存在等待线程，因为之前有可能存在没有压入队列的消息，那么此时压入消息，唤醒该线程即可，调用系统调度函数返回；
c）没有等待线程，消息总数自减，函数返回。
（3）当前没有消息，
a）线程不愿等待，函数返回；
b）系统禁止调度，函数返回；
c）线程将自己pend到等待队列中；
d）调用系统调度函数，切换到其他线程继续运行；
e）线程再次获得运行的机会，从thread结构中获取返回结果，函数返回。
和发送消息、接受消息比较起来，清除消息和删除消息的处理就比较简单了。为了说明问题，我们不妨放在一起讨论一下，
RAW_U16 raw_queue_flush(RAW_QUEUE *p_q)
{
LIST *block_list_head;
RAW_SR_ALLOC();
RAW_TASK_OBJ *block_task;
#if (RAW_QUEUE_FUNCTION_CHECK > 0)
if (p_q == 0) {
return RAW_NULL_OBJECT;
}
#endif
block_list_head = &p_q->common_block_obj.block_list;
RAW_CRITICAL_ENTER();
/*if queue is full and task is blocked on this queue, then wake all the task*/
if (p_q->msg_q.current_numbers >= p_q->msg_q.size) {
while (!is_list_empty(block_list_head)) {
block_task = list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list);
raw_wake_object(block_task);
block_task->block_status = RAW_B_ABORT;
}
p_q->msg_q.blocked_send_task_numbers = 0;
}
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
return RAW_SUCCESS;
}
#endif
#if (CONFIG_RAW_QUEUE_DELETE > 0)
RAW_U16 raw_queue_delete(RAW_QUEUE *p_q)
{
LIST *block_list_head;
RAW_SR_ALLOC();
#if (RAW_QUEUE_FUNCTION_CHECK > 0)
if (p_q == 0) {
return RAW_NULL_OBJECT;
}
#endif
block_list_head = &p_q->common_block_obj.block_list;
RAW_CRITICAL_ENTER();
/*All task blocked on this queue is waken up*/
while (!is_list_empty(block_list_head)) {
delete_pend_obj(list_entry(block_list_head->next, RAW_TASK_OBJ, task_list));
}
RAW_CRITICAL_EXIT();
raw_sched();
return RAW_SUCCESS;
}
#endif
从代码据结构上也看得出来，两个函数的处理逻辑十分相像，所以可以放在一起研究一下，
（1）判断参数合法性；
（2）唤醒等待线程，这里消息清除函数唤醒的是发送线程，而消息删除函数唤醒的所有线程；
（3）调用系统调度函数，切换到其他线程继续运行；
（4）当前线程再次获得运行的机会，函数返回，一切ok搞定。