邮箱
邮箱基本知识
- 邮箱中的每一封邮件只能容纳固定的 4 字节内容
- 非阻塞方式的邮件发送过程能够安全的应用于中断服务中，是线程、中断服务、定时器向线程发送消息的有效手段
- 当一个线程向邮箱发送邮件时，如果邮箱没满，将把邮件复制到邮箱中，如果满了，要么阻塞等待，要么超时。
- 邮件的接收，没有邮件就要阻塞等待或超时等待
RT_EFULL //邮箱满了
RT_ETIMEOUT //等待超时
邮箱结构
struct rt_mailbox
{
struct rt_ipc_object parent;
rt_uint32_t* msg_pool; /* 邮箱缓冲区的开始地址 */
rt_uint16_t size; /* 邮箱缓冲区的大小 */
rt_uint16_t entry; /* 邮箱中邮件的数目 */
rt_uint16_t in_offset, out_offset; /* 邮箱缓冲的进出指针 */
rt_list_t suspend_sender_thread; /* 发送线程的挂起等待队列 */
};
typedef struct rt_mailbox* rt_mailbox_t;
邮箱函数
动态创建邮箱
rt_mailbox_t rt_mb_create (const char* name, rt_size_t size, rt_uint8_t flag);
//邮箱标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
rt_err_t rt_mb_delete (rt_mailbox_t mb);
RT_IPC_FLAG_FIFO 实时方式，push_head
RT_IPC_FLAG_PRIO 非实时方式 push_tail
静态方式邮箱
rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb,
const char* name,
void* msgpool,
rt_size_t size,
rt_uint8_t flag)
rt_err_t rt_mb_detach(rt_mailbox_t mb);
邮件发送
线程或者中断服务程序可以通过邮箱给其他线程发送邮件
//非阻塞方式发送
rt_err_t rt_mb_send (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value);
//等待发送
rt_err_t rt_mb_send_wait (rt_mailbox_t mb,
rt_uint32_t value,
rt_int32_t timeout);
//发送紧急事件
rt_err_t rt_mb_urgent (rt_mailbox_t mb, rt_ubase_t value);
邮件接收
rt_err_t rt_mb_recv (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t* value, rt_int32_t timeout);
传输超过4字节的邮件
在线程间传递比较大的消息时，可以把指向一个缓冲区的指针作为邮件发送到邮箱中，即邮箱也可以传递指针
使用示例
#include <rtthread.h>
#define THREAD_PRIORITY 10
#define THREAD_TIMESLICE 5
/* 邮箱控制块 */
static struct rt_mailbox mb;
/* 用于放邮件的内存池 */
static char mb_pool[128];
static char mb_str1[] = "I'm a mail!";
static char mb_str2[] = "this is another mail!";
static char mb_str3[] = "over";
ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread1_stack[1024];
static struct rt_thread thread1;
/* 线程 1 入口 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
char *str;
while (1)
{
rt_kprintf("thread1: try to recv a mail\n");
/* 从邮箱中收取邮件 */
if (rt_mb_recv(&mb, (rt_uint32_t *)&str, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
{
rt_kprintf("thread1: get a mail from mailbox, the content:%s\n", str);
if (str == mb_str3)
break;
/* 延时 100ms */
rt_thread_mdelay(100);
}
}
/* 执行邮箱对象脱离 */
rt_mb_detach(&mb);
}
ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread2_stack[1024];
static struct rt_thread thread2;
/* 线程 2 入口 */
static void thread2_entry(void *parameter)
{
rt_uint8_t count;
count = 0;
while (count < 10)
{
count ++;
if (count & 0x1)
{
/* 发送 mb_str1 地址到邮箱中 */
rt_mb_send(&mb, (rt_uint32_t)&mb_str1);
}
else
{
/* 发送 mb_str2 地址到邮箱中 */
rt_mb_send(&mb, (rt_uint32_t)&mb_str2);
}
/* 延时 200ms */
rt_thread_mdelay(200);
}
/* 发送邮件告诉线程 1，线程 2 已经运行结束 */
rt_mb_send(&mb, (rt_uint32_t)&mb_str3);
}
int mailbox_sample(void)
{
rt_err_t result;
/* 初始化一个 mailbox */
result = rt_mb_init(&mb,
"mbt", /* 名称是 mbt */
&mb_pool[0], /* 邮箱用到的内存池是 mb_pool */
sizeof(mb_pool) / 4, /* 邮箱中的邮件数目，因为一封邮件占 4 字节 */
RT_IPC_FLAG_FIFO); /* 采用 FIFO 方式进行线程等待 */
if (result != RT_EOK)
{
rt_kprintf("init mailbox failed.\n");
return -1;
}
rt_thread_init(&thread1,
"thread1",
thread1_entry,
RT_NULL,
&thread1_stack[0],
sizeof(thread1_stack),
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
rt_thread_startup(&thread1);
rt_thread_init(&thread2,
"thread2",
thread2_entry,
RT_NULL,
&thread2_stack[0],
sizeof(thread2_stack),
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
rt_thread_startup(&thread2);
return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(mailbox_sample, mailbox sample);
消息队列
基本知识
- 消息队列能够接收来自线程或中断服务例程中不固定长度的消息，并把消息缓存在自己的内存空间中
- 先进先出原则 (FIFO)
队列结构
struct rt_messagequeue
{
struct rt_ipc_object parent;
void* msg_pool; /* 指向存放消息的缓冲区的指针 */
rt_uint16_t msg_size; /* 每个消息的长度 */
rt_uint16_t max_msgs; /* 最大能够容纳的消息数 */
rt_uint16_t entry; /* 队列中已有的消息数 */
void* msg_queue_head; /* 消息链表头 */
void* msg_queue_tail; /* 消息链表尾 */
void* msg_queue_free; /* 空闲消息链表 */
rt_list_t suspend_sender_thread; /* 发送线程的挂起等待队列 */
};
typedef struct rt_messagequeue* rt_mq_t;
消息队列使用的函数
动态创建和删除消息队列
rt_mq_t rt_mq_create(
const char* name,
rt_size_t msg_size,//消息队列中一条消息的最大长度，单位字节
rt_size_t max_msgs, //消息队列的最大个数
rt_uint8_t flag);//实时消息：RT_IPC_FLAG_FIFO 或 非实时 RT_IPC_FLAG_PRIO
rt_err_t rt_mq_delete(rt_mq_t mq);
静态创建和删除
rt_err_t rt_mq_init(rt_mq_t mq, const char* name,
void *msgpool, rt_size_t msg_size,
rt_size_t pool_size, rt_uint8_t flag);
rt_err_t rt_mq_detach(rt_mq_t mq);
发送消息
//非阻塞方式发送
rt_err_t rt_mq_send (rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size);
//等待方式发送
rt_err_t rt_mq_send_wait(rt_mq_t mq,
const void *buffer,
rt_size_t size,
rt_int32_t timeout);
//发送紧急消息
rt_err_t rt_mq_urgent(rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size);
接收消息
rt_err_t rt_mq_recv (rt_mq_t mq, void* buffer,
rt_size_t size, rt_int32_t timeout);
使用场合
- 中断服务例程不能接收消息
- 消息队列可以应用于发送不定长消息的场合，包括线程与线程间的消息交换，以及中断服务例程中给线程发送消息
使用示例
#include <rtthread.h>
/* 消息队列控制块 */
static struct rt_messagequeue mq;
/* 消息队列中用到的放置消息的内存池 */
static rt_uint8_t msg_pool[2048];
ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread1_stack[1024];
static struct rt_thread thread1;
/* 线程 1 入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
char buf = 0;
rt_uint8_t cnt = 0;
while (1)
{
/* 从消息队列中接收消息 */
if (rt_mq_recv(&mq, &buf, sizeof(buf), RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
{
rt_kprintf("thread1: recv msg from msg queue, the content:%c\n", buf);
if (cnt == 19)
{
break;
}
}
/* 延时 50ms */
cnt++;
rt_thread_mdelay(50);
}
rt_kprintf("thread1: detach mq \n");
rt_mq_detach(&mq);
}
ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread2_stack[1024];
static struct rt_thread thread2;
/* 线程 2 入口 */
static void thread2_entry(void *parameter)
{
int result;
char buf = 'A';
rt_uint8_t cnt = 0;
while (1)
{
if (cnt == 8)
{
/* 发送紧急消息到消息队列中 */
result = rt_mq_urgent(&mq, &buf, 1);
if (result != RT_EOK)
{
rt_kprintf("rt_mq_urgent ERR\n");
}
else
{
rt_kprintf("thread2: send urgent message - %c\n", buf);
}
}
else if (cnt>= 20)/* 发送 20 次消息之后退出 */
{
rt_kprintf("message queue stop send, thread2 quit\n");
break;
}
else
{
/* 发送消息到消息队列中 */
result = rt_mq_send(&mq, &buf, 1);
if (result != RT_EOK)
{
rt_kprintf("rt_mq_send ERR\n");
}
rt_kprintf("thread2: send message - %c\n", buf);
}
buf++;
cnt++;
/* 延时 5ms */
rt_thread_mdelay(5);
}
}
/* 消息队列示例的初始化 */
int msgq_sample(void)
{
rt_err_t result;
/* 初始化消息队列 */
result = rt_mq_init(&mq,
"mqt",
&msg_pool[0], /* 内存池指向 msg_pool */
1, /* 每个消息的大小是 1 字节 */
sizeof(msg_pool), /* 内存池的大小是 msg_pool 的大小 */
RT_IPC_FLAG_PRIO); /* 如果有多个线程等待，优先级大小的方法分配消息 */
if (result != RT_EOK)
{
rt_kprintf("init message queue failed.\n");
return -1;
}
rt_thread_init(&thread1,
"thread1",
thread1_entry,
RT_NULL,
&thread1_stack[0],
sizeof(thread1_stack), 25, 5);
rt_thread_startup(&thread1);
rt_thread_init(&thread2,
"thread2",
thread2_entry,
RT_NULL,
&thread2_stack[0],
sizeof(thread2_stack), 25, 5);
rt_thread_startup(&thread2);
return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(msgq_sample, msgq sample);
信号
基本知识
- 信号（又称为软中断信号）
- 应用程序能够使用的信号为 SIGUSR1（10）和 SIGUSR2（12）
- 调用 rt_thread_kill() 发送软中断信号。
收到信号的线程对各种信号有不同的处理方法
-
是类似中断的处理程序，对于需要处理的信号，线程可以指定处理函数，由该函数来处理。
-
忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就像未发生过一样。
-
对该信号的处理保留系统的默认值。
- 当信号被传递给线程 1 时，如果它正处于挂起状态，那会把状态改为就绪状态去处理对应的信号。如果它正处于运行状态，那么会在它当前的线程栈基础上建立新栈帧空间去处理对应的信号，需要注意的是使用的线程栈大小也会相应增加
信号的相关函数
安装信号
rt_sighandler_t rt_signal_install(
int signo, //信号值（只有 SIGUSR1 和 SIGUSR2 是开放给用户使用的
rt_sighandler_t[] handler);
处理函数
void thread1_signal_handler(int sig)
- 默认的处理函数_signal_default_handler()。
阻塞信号
信号阻塞，也可以理解为屏蔽信号。如果该信号被阻塞，则该信号将不会递达给安装此信号的线程，也不会引发软中断处理
void rt_signal_mask(int signo);
解除信号阻塞
线程中可以安装好几个信号，使用此函数可以对其中一些信号给予 “关注”，那么发送这些信号都会引发该线程的软中断
void rt_signal_unmask(int signo);
发送信号
int rt_thread_kill(rt_thread_t tid, int sig);
等待信号
等待 set 信号的到来，如果没有等到这个信号，则将线程挂起，直到等到这个信号或者等待时间超过指定的超时时间 timeout
使用示例
#include <rtthread.h>
#define THREAD_PRIORITY 25
#define THREAD_STACK_SIZE 512
#define THREAD_TIMESLICE 5
static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;
/* 线程 1 的信号处理函数 */
void thread1_signal_handler(int sig)
{
rt_kprintf("thread1 received signal %d\n", sig);
}
/* 线程 1 的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
int cnt = 0;
/* 安装信号 */
rt_signal_install(SIGUSR1, thread1_signal_handler);
rt_signal_unmask(SIGUSR1);
/* 运行 10 次 */
while (cnt < 10)
{
/* 线程 1 采用低优先级运行，一直打印计数值 */
rt_kprintf("thread1 count : %d\n", cnt);
cnt++;
rt_thread_mdelay(100);
}
}
/* 信号示例的初始化 */
int signal_sample(void)
{
/* 创建线程 1 */
tid1 = rt_thread_create("thread1",
thread1_entry, RT_NULL,
THREAD_STACK_SIZE,
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
if (tid1 != RT_NULL)
rt_thread_startup(tid1);
rt_thread_mdelay(300);
/* 发送信号 SIGUSR1 给线程 1 */
rt_thread_kill(tid1, SIGUSR1);
return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(signal_sample, signal sample);