（注：本文部分文案由ChatGPT辅助生成，但内容均经过Howie审核和优化，放心使用。）
当我们在嵌入式系统中使用FreeRTOS时，队列（Queue）是一种非常重要的数据结构，它可以帮助我们实现多个任务之间的通信。
在FreeRTOS中，队列的实现是基于FIFO（First-In-First-Out，先进先出）的原则，这意味着先入队列的数据将会先被出队列。
下面，我们将深入介绍FreeRTOS队列管理的细节和用法。
FreeRTOS队列是一种可以在任务之间传递数据的数据结构。队列可以存储多个数据项，每个数据项可以是任何类型的数据，例如整数和结构体。队列的实现是基于FIFO原则
在FreeRTOS中，我们可以使用xQueueCreate()函数来创建一个队列。该函数的原型如下所示：
QueueHandle_t xQueueCreate(UBaseType_t uxQueueLength, UBaseType_t uxItemSize);
创建队列后返回一个句柄以便于对该队列进行引用, 其中，uxQueueLength参数是队列中可以存储的数据项的最大数量，uxItemSize参数是每个数据项的大小（以字节为单位）。
创建时，FreeRTOS内核从堆空间Heap分配FIFO内存空间，如果没有足够空间函数返回NULL
例如，如果我们想要创建一个可以存储10个整数的队列，可以使用以下代码：
QueueHandle_t xQueue = xQueueCreate(10, sizeof(int));
.
在FreeRTOS中，我们可以使用xQueueSend()函数向队列中发送数据。该函数的原型如下所示：
BaseType_t xQueueSend(QueueHandle_t xQueue, const void * pvItemToQueue, TickType_t xTicksToWait);
其中，xQueue参数是要发送数据的队列句柄，pvItemToQueue参数是要发送的数据的指针，xTicksToWait参数是等待数据被发送的最大时间（以FreeRTOS时钟节拍为单位）。
xQueueSend() == xQueneSendToBack()将数据发送到队列尾
中断中，要使用xQueueSendToBackFromISR()安全版本的API
例如，如果我们想要将整数10发送到队列中，可以使用以下代码：
int data = 10;
BaseType_t result = xQueueSend(xQueue, &data, 100);
在上面的代码中，我们将整数10发送到队列中，并等待100个FreeRTOS时钟节拍来等待数据被发送。该函数的返回值是一个BaseType_t类型的值，用于指示数据是否成功发送到队列中。
.
在FreeRTOS中，我们可以使用xQueueReceive()函数从队列中接收数据。该函数的原型如下所示：
BaseType_t xQueueReceive(QueueHandle_t xQueue, void * pvBuffer, TickType_t xTicksToWait);
其中，xQueue参数是要接收数据的队列句柄，pvBuffer参数是一个指向缓冲区的指针，用于存储接收到的数据，xTicksToWait参数是等待数据被接收的最大时间（以FreeRTOS时钟节拍为单位）。
XQueueReceive()用于从FIFO中读取数据，读取完的单元数据同时会自动从FIFO中删除
例如，如果我们想要从队列中接收一个整数，可以使用以下代码：
int data;
BaseType_t result = xQueueReceive(xQueue, &data, 100);
在上面的代码中，我们从队列中接收一个整数，并等待100个FreeRTOS时钟节拍来等待数据被接收。该函数的返回值是一个BaseType_t类型的值，用于指示数据是否成功接收到了缓冲区中。
.
在FreeRTOS中，我们可以使用vQueueDelete()函数来删除一个队列。该函数的原型如下所示：
void vQueueDelete(QueueHandle_t xQueue);
其中，xQueue参数是要删除的队列句柄。例如，如果我们想要删除上面创建的队列，可以使用以下代码：
vQueueDelete(xQueue);
.
同样中断中使用xQueueReceiveFromISR()
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.
FreeRTOS中所有的通讯与同步机制都是基于消息队列实现
FIFO是具有自己独立权限的内核对象，并不属于Task的资源，所有任务都可以向同一个FIFO队列写入和读出。
Task读取队列可设置一个阻塞超时时间，
1、 正常情况下，在设置的超时时间内，如果FIFO为空，则task保持阻塞，当FIFO有数据写入（如其他Task或中断写FIFO），这时该Task将自动由阻塞态转为就绪态。
2、 当等待的时间超过了设定的超时时间，即使队列为空，Task也会自动转为就绪态。
如果多个任务读取FIFO，则根据优先级以及等待时间来决定哪一个Task被解除阻塞
当FIFO已满时，写队列的Task进入阻塞态以等待FIFO空间有效，同样可以设置阻塞超时时间。
如果读队列Task优先级高 -> 队列一直是空的，反之写队列优先级高 -> 队列一直是满的
一旦读队列Task从队列中读走一个数据单元，某个写队列Task就会立即抢占读队列任务，把刚读走的位置重新写入，之后便又转入阻塞态以等待队列空间有效。
如果读队列task的优先级最低，则只有在所有写队列task都进入阻塞态时，读队列task才执行，而写队列只有在队列满时才会进入阻塞态，所以读队列task执行时队列一定是满的。
下面是一个简单的代码示例，演示了如何在FreeRTOS中使用FIFO队列：
#include <stdio.h>
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#define QUEUE_LENGTH 5
#define QUEUE_ITEM_SIZE sizeof(int)
QueueHandle_t queue;
void producer_task(void *pvParameters)
{
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
printf("Producer: Sending %d to queue\n", i);
xQueueSend(queue, &i, 0);
}
vTaskDelete(NULL);
}
void consumer_task(void *pvParameters)
{
int item;
while (1) {
xQueueReceive(queue, &item, portMAX_DELAY);
printf("Consumer: Received %d from queue\n", item);
}
}
int main(void)
{
queue = xQueueCreate(QUEUE_LENGTH, QUEUE_ITEM_SIZE);
xTaskCreate(producer_task, "Producer", 1000, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(consumer_task, "Consumer", 1000, NULL, 1, NULL);
vTaskStartScheduler();
return 0;
}
在该示例中，我们创建了一个FIFO队列，并创建了一个生产者任务和一个消费者任务。生产者任务会向队列中发送数据，消费者任务会从队列中接收数据。通过这种方式，我们可以测试FIFO队列的工作原理。
FreeRTOS提供了非常方便和高效的FIFO队列管理方法，它可以帮助开发人员更好地管理和传输数据。在实际应用中，我们可以根据具体的需求选择不同的队列管理方法，并根据变化规律编写相应的代码来实现数据的存储和传输。
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