在嵌入式開發(fā)中經(jīng)常會看到消息隊列的身影，隊列的應用是很廣泛的，它可以應用的場景有很多，比如緩存通信消息，暫存執(zhí)行內(nèi)容，數(shù)據(jù)順序轉(zhuǎn)發(fā)等的操作。

那到底什么是隊列呢？

隊列屬于一種線性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，跟棧有些類似，但是又不相同。隊列的不同之處在于它只允許在一端（front）進行刪除操作，而在另外一端（rear）進行插入操作，是一種有約束的線性表結(jié)構(gòu)。在隊列中進行插入一端稱為隊列尾，進行刪除操作的一端稱為隊列頭。

總而言之：

隊頭：指的是允許元素被刪除的一端；

隊尾：指的是允許元素被插入的一端；

入隊：隊列的插入操作。

出隊：隊列的刪除操作。

空隊：隊列中沒有任何元素時稱為空隊列。

隊列的示意圖參見下面：

在開發(fā)中，特別是涉及到消息數(shù)據(jù)的接收或者發(fā)送的時候，消息多的時候可能MCU一時半會處理不來，就需要考慮先將消息先接收并緩存起來，然后由MCU按照消息的先后順序一一去處理，這種情況下隊列就是比較好的選擇。

隊列的實現(xiàn)可以自己寫一個，也可以參考網(wǎng)上別人實現(xiàn)的開源代碼，原理都是差不多的，只是要注意一點：消息的結(jié)構(gòu)的要按照自己的實際使用需求進行定義。

本文分享一個guthub上的消息隊列的實現(xiàn)：

倉庫鏈接如下：

https://github.com/xiaoxinpro/QueueForMcu

這個隊列是基于單片機實現(xiàn)的隊列功能模塊，可以用于8位、16位、32位的單片機，特別適合應用在非RTOS的單片機應用中，可以兼容大多數(shù)的單片機平臺，對資源比較稀缺的單片機也是可以應用的。

這個隊列功能模塊的使用方式如下：

1、定義隊列的消息結(jié)構(gòu)

隊列的消息結(jié)構(gòu)定義如下：

typedef struct QUEUE_HandleTypeDef{
unsigned int head;                      //隊列頭指針
unsigned int tail;                      //隊列尾指針
unsigned int buffer_length;             //隊列緩存長度（初始化時賦值）
    QUEUE_DATA_T * buffer;                  //隊列緩存數(shù)組（初始化時賦值）
}QUEUE_HandleTypeDef;

在上面的消息結(jié)構(gòu)中，QUEUE_DATA_T 需要自定義為自己項目中需要用到的數(shù)據(jù)類型。

在queue.h文件中可以找到 QUEUE_DATA_T 的定義如下：

#define QUEUE_DATA_T  unsigned char         //隊列數(shù)據(jù)類型定義

修改這個數(shù)據(jù)類型的定義即可。

2、創(chuàng)建隊列的緩存

在創(chuàng)建隊列前要手動創(chuàng)建一個隊列緩存區(qū)，用于存放隊列數(shù)據(jù)。如下創(chuàng)建一個大小為 512 的隊列緩存區(qū)。

QUEUE_DATA_T BufferUartTx[512];

3、初始化隊列

隊列的緩存區(qū)定義好以后，就需要調(diào)用初始化函數(shù)來進行隊列的創(chuàng)建，初始化函數(shù)如下：

void Queue_Init(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * buffer, unsigned int len)

參數(shù)說明：

返回值說明：

該函數(shù)會返回一個 QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會根據(jù)隊列狀態(tài)返回以下幾個值：

4、數(shù)據(jù)壓入隊列

（1）單個消息壓入隊列

將數(shù)據(jù)壓入隊列尾部使用 Queue_Push 函數(shù)，該函數(shù)原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Push(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T data)

參數(shù)說明：

返回值說明：

該函數(shù)會返回一個 QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會根據(jù)隊列狀態(tài)返回以下幾個值：

（2）多個消息壓入隊列

若需要將多個數(shù)據(jù)（數(shù)組）壓入隊列可以使用 Queue_Push_Array 函數(shù)，原理上循環(huán)調(diào)用 Queue_Push 函數(shù)來實現(xiàn)的，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Push_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數(shù)說明：

當數(shù)組長度大于隊列剩余長度時，數(shù)組多余的數(shù)據(jù)將被忽略。

返回值說明：

該函數(shù)將返回實際被壓入到隊列中的數(shù)據(jù)長度。
當隊列中的剩余長度富余時，返回值將等于參數(shù) len 的值。
當隊列中的剩余長度不足時，返回值為實際被壓入到隊列的數(shù)據(jù)長度。

5、消息出隊

（1）單數(shù)據(jù)彈出

將隊列頭部數(shù)據(jù)彈出隊列使用 Queue_Pop 函數(shù)，需要注意的是，彈出的數(shù)據(jù)將從隊列中刪除，該函數(shù)原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Pop(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdata)

參數(shù)說明：

返回值說明：

該函數(shù)會返回一個 QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會根據(jù)隊列狀態(tài)返回以下幾個值：

（2）多數(shù)據(jù)彈出

若需要將多個數(shù)據(jù)彈出隊列可以使用 Queue_Pop_Array 函數(shù)，原理上循環(huán)調(diào)用 Queue_Pop 函數(shù)來實現(xiàn)的，需要注意的是，成功彈出的數(shù)據(jù)將從隊列中刪除，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Pop_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數(shù)說明：

當需要彈出數(shù)據(jù)的長度大于隊列中的數(shù)據(jù)長度時，彈出數(shù)組多余的空間將不會被賦值。

返回值說明：

該函數(shù)將返回實際從隊列中彈出的數(shù)據(jù)長度。
當隊列中的數(shù)據(jù)長度足夠時，返回值將等于參數(shù) len 的值。
當隊列中的數(shù)據(jù)長度不足時，返回值為實際從隊列中彈出的數(shù)據(jù)長度。

6、清空隊列

當需要清空隊列數(shù)據(jù)時，無需彈出所有數(shù)據(jù)，只需要調(diào)用 Queue_Clear 即可快速清空指定隊列，在創(chuàng)建隊列時會調(diào)用此函數(shù)來初始化隊列，因此對于剛創(chuàng)建完成的隊列無需調(diào)用清空隊列函數(shù)。

函數(shù)原型：

void Queue_Clear(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數(shù)說明：

7、獲取隊列的數(shù)據(jù)量長度

當需要獲取隊列中的數(shù)據(jù)長度時，調(diào)用 Queue_Count 函數(shù)，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Count(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數(shù)說明：

返回值說明：

該函數(shù)將返回隊列中的數(shù)據(jù)長度。
返回值范圍在0到創(chuàng)建隊列時的長度之間。

特此感謝各路大佬分享的開源代碼，讓我們廣大開發(fā)者有機會學習和使用到更多使用的項目開發(fā)技巧，更加方便我們的開發(fā)工作。