具有多种消息类型的嵌入式 RTOS 生产者和消费者

Question

许多 RTOS 消息传递示例显示生产者生成像 int32 这样简单的东西，而消费者读取它。这很简单，因为您总是知道队列（或其他消息传递缓冲区）的类型和大小。

考虑从 GPS 读取数据的 RTOS 线程的情况。 GPS 可能有多种类型的消息。您无法保证消息何时到达、消息的顺序或消息的大小。每条消息都会有很多字段，每条消息都可以表示为一个结构。

这个 GPS 处理生产者 RTOS 线程最好解析输入的数据流，然后将数据传递出去，以便消费者线程可以轻松读取 GPS 数据。

假定使用 FreeRTOS 或 CMSIS RTOS。如何最好地建立这种安排？将使用哪些原语？从根本上讲，我正在寻找一种干净的方法，将几种不同类型的不同大小的结构从生产者线程中传递出来，并在消费者中读取它们。

Answer 1

FreeRTOS 文档结合 QueueSets 讨论了该问题。（参见 "Alternatives to Using Queue Sets" 部分中的 https://www.freertos.org/Pend-on-multiple-rtos-objects.html）。基本上，这个想法是用一个枚举来识别缓冲区中不同类型的消息。

对于您的缓冲区类型，您可以结合使用枚举和结构联合。

struct A {uint32_t foo;};
struct B {uint8_t bar;};
enum T {AType, BType};

struct GenericMessage{
    T type;
    union{
        struct A a;
        struct B b;
    };
};

那么你可以这样区分消息：

void handleGenericMessage(struct GenericMessage* msg){
    switch(msg->type){
        case AType:
            handleA(msg->a);
            break;
        case BType:
            handleB(msg->b);
            break;
}

Answer 2

您可以考虑使用指向消息的指针队列，而不是消息队列本身。这样，无论消息如何，队列中的每个项目都是固定大小（指针的大小）。

该技术确实需要谨慎的资源管理，以确保消息在接收方完成处理之前不会被修改、删除或重复使用。您需要一个分配-入队-出队-释放机制。

例如，给定：

enum eMessageType
{ AType, 
  BType
};

struct GenericMessage
{
    eMessageType type;
    char payload[0] ; // Note GCC zero-length array extension
};

struct A { struct GenericMessage, 
           uint32_t foo;
         };

struct B { struct GenericMessage,
           uint8_t bar;
         };

那么发件人可能有类似（伪代码）的东西：

 struct A* messageA = allocateMessageA( AType, 0x12345678 ) ;     
 struct B* messageB = allocateMessageB{ BType, 0x12 } ;

 sendGeneric( genericQ, messageA ) ;     
 sendGeneric( genericQ, messageB ) ;

接收者：

 struct GenericMessage* message_ptr = receiveGeneric( genericQ ) ;
 switch( message_ptr->type )
 {
    case AType:
    {
        struct A* = (struct A*)message_ptr ;
        uint32_t payload = message_ptr->payload ;
        ...
        deallocateMessageA( message_ptr ) ;
    }
    break;

    case BType:
    {
        struct B* = (struct B*)message_ptr ;
        uint8_t payload = message_ptr->payload ;
        ...
        deallocateMessageB( message_ptr ) ;
    }
}

allocation/deallocation 函数的详细信息我还没有定义。一种简单的方法是使用固定块内存池。如果您的 RTOS 不提供这些，一个简单的实现是在池中有指向消息的指针队列，每个消息类型一个 queue/pool。要进行分配，您只需通过从队列中取出一条消息来从相关消息池中获取一个指针，然后通过将指针返回到队列中来解除分配。

请注意，某些 RTOS 允许直接发送可变长度的消息 - 例如，在 embOS 中，您可以为队列分配内存池，并在发送时指定长度，而不是在创建队列时指定长度。然而，接收者必须能够接收到尽可能多的消息。

具有多种消息类型的嵌入式 RTOS 生产者和消费者

Embedded RTOS producer and consumer with many types of messages

c

embedded

multithreading

rtos

freertos