【实战】STM32MP157开发教程之FreeRTOS系统篇6：FreeRTOS 列表和列表项

1.写在前面：

本文章为《STM32MP157开发教程之FreeRTOS操作系统篇》系列中的一篇，笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157开发板）。stm32mp157是ARM双核，2个A7核，1个M4核，A7核上可以跑Linux操作系统，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等实时操作系统，STM32MP157开发板所以既可以学嵌入式linux，也可以学stm32单片机。

针对FS-MP1A开发板，除了FreeRTOS操作系统篇外，还包括其他多系列教程，包括Cortex-A7开发篇、Cortex-M4开发篇、扩展板驱动移植篇、Linux应用开发篇、Linux系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。欢迎关注，更多stm32mp157开发教程及视频，可加技术交流Q群459754978，感谢关注。

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2.FreeRTOS列表和列表项

2.1列表和列表项简介

学习FreeRTOS，肯定少不了列表和列表项，列表和列表项是FreeRTOS的一个数据结构，它是FreeRTOS的基石。

列表被用来跟踪FreeRTOS中的任务，在list.h文件中定义了列表结构体List_t如下

typedef struct xLIST

{

listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE

configLIST_VOLATILE UBaseType_t uxNumberOfItems;

ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;

MiniListItem_t xListEnd;

listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE

} List_t;

第一行和第五行都是用来检查列表完整性，需要将宏
configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES设置为1。

uxNumberOfItems用来记录列表中列表项的数量。

pxIndex用来记录当前列表项索引号，用于遍历列表。

xListEnd表示列表中最后一个列表项，用来表示列表结束。

列表项就是存放在列表中的项目，其定义如下

struct xLIST_ITEM

{

listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE

configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;

void * pvOwner;

void * configLIST_VOLATILE pvContainer;

listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE

};

typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t;

第一行和第七行同列表一样，都是用来检查列表项完整性。

xItemValue为列表项值。

pxNext指向下一个列表项。

pxPrevious指向前一个列表项，与pxNext相配合。

pvOwner记录此列表项归谁拥有，通常是任务控制块。

pvContainer用来记录此列表项归哪个列表。

另外还有一种迷你列表项，其定义如下

struct xMINI_LIST_ITEM

{

listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE

configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;

};

typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;

第一行同样用于检查迷你列表项的完整性。

xItemValue记录列表项值。

pxNext指向下一个列表项。

pxPrevious指向前一个列表项。

在这里之所以弄个迷你列表项，是因为有些情况下，我们不需要列表项那么全的功能，可能只需要其中的某几个成员变量，此时用列表项的话可能会造成内存浪费。

2.2列表与列表项函数

2.2.1列表与列表项初始化

新创建或者定义的列表都需要对其做初始化处理，对列表的初始化函数为vListInitialise()，其函数原型如下：

void vListInitialise ( List* const pxList)

参数：

pxList： 要进行初始化的列表。

返回值：无

对列表项的初始化函数为vListInitialiseItem()，其函数原型如下：

void vListInitialiseItem ( ListItem_t * const pxItem)

参数：

pxItem： 要进行初始化的列表。

返回值：无

在此不对初始化函数的具体代码做描述了，有兴趣的可以去list.c文件中查看。

2.2.2 列表项插入

列表项的插入函数为vListInsert()，其函数原型如下：

void vListInsert( List* const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem)

参数：

pxList： 列表项要插入的列表。

pxNewListItem： 要插入的列表项。

返回值：无

2.2.3列表项末尾插入

列表在末尾插入列表项的函数为vListInsertEnd()，其函数原型如下：

void vListInsertEnd( List * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem)

参数：

pxList： 列表项要插入的列表。

pxNewListItem： 要插入的列表项。

返回值：无

2.2.4 列表项删除

有插入那么必然有删除，列表项的删除函数为uxListRemove()，其函数原型如下：

UBaseType_t uxListRemove( ListItem_t * const pxItemToRemove )

参数：

pxItemToRemove： 要删除的列表项。

返回值：

返回删除列表项以后的列表剩余列表项数目。

列表项的删除只是将指定的列表项从列表中删除掉，并不会将列表项的内存给释放掉。

2.3操作实验

2.3.1实验设计

本次设计中创建了一个列表以及三个列表项，通过中断采集按键状态，当KEY1按下时，依次将三个列表项添加到列表中，当KEY2按下时，删除第2条列表项，当KEY3按下时，再将第2条列表项从末尾插入。

可参考12.3.2章节进行导入已有工程，工程存放路径【华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\ARM体系结构与接口技术\FreeRTOS\7_MP1A-FreeRTOS-List】

任务及其功能如下：

StartTask02()： 进行列表与列表项的初始化并打印，然后采集按键状态，根据不同的按键结果进行不同处理。

StartDefaultTask()： 让LED3循环闪烁，提示系统正常运行。

2.3.2实验过程与分析

首先，根据之前几章内容配置好CubeMX，按照上一节配置“FREERTOS”，完成后生成代码。 在StartDefaultTask() 与StartTask02()中添加代码如下。

void StartDefaultTask(void *argument)

{

/* USER CODE BEGIN 5 */

/* Infinite loop */

for(;;)

{

LED_3_TOG();

osDelay(1000);

}

/* USER CODE END 5 */

}

void StartTask02(void *argument)

{

/* USER CODE BEGIN StartTask02 */

/* Infinite loop */

//初始化列表和列表项

vListInitialise(&TestList);

vListInitialiseItem(&ListItem1);

vListInitialiseItem(&ListItem2);

vListInitialiseItem(&ListItem3);

ListItem1.xItemValue=40; //ListItem1列表项值为40

ListItem2.xItemValue=60; //ListItem2列表项值为60

ListItem3.xItemValue=50; //ListItem3列表项值为50

//打印列表和其他列表项的地址

printf("project address \r\n");

printf("TestList %#x \r\n",(int)&TestList);

printf("TestList->pxIndex %#x \r\n",(int)TestList.pxIndex);

printf("TestList->xListEnd %#x \r\n",(int)(&TestList.xListEnd));

printf("ListItem1 %#x \r\n",(int)&ListItem1);

printf("ListItem2 %#x \r\n",(int)&ListItem2);

printf("ListItem3 %#x \r\n",(int)&ListItem3);

for(;;)

{

if(key == EVENTBIT_1)

{

//向列表TestList添加列表项ListItem1，并通过串口打印所有

//列表项中成员变量pxNext和pxPrevious的值，通过这两个值观察列表

//项在列表中的连接情况。

vListInsert(&TestList,&ListItem1); //插入列表项ListItem1

printf("project address \r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxNext %#x \r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxNext));

printf("ListItem1->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxNext));

printf("/***********Connect the divider front and back 1************/\r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxPrevious %#x

\r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxPrevious));

printf("ListItem1->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxPrevious));

printf("/**************************end****************************/\r\n");

//向列表TestList添加列表项ListItem2，并通过串口打印所有

//列表项中成员变量pxNext和pxPrevious的值，通过这两个值观察列表

//项在列表中的连接情况。

vListInsert(&TestList,&ListItem2); //插入列表项ListItem2

printf("project address \r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxNext %#x \r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxNext));

printf("ListItem1->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxNext));

printf("ListItem2->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxNext));

printf("/***********Connect the divider front and back 2************/\r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxPrevious %#x\r\n",

(int)(TestList.xListEnd.pxPrevious));

printf("ListItem1->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxPrevious));

printf("ListItem2->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxPrevious));

printf("/***************************end*****************************/\r\n");

//向列表TestList添加列表项ListItem3，并通过串口打印所有

//列表项中成员变量pxNext和pxPrevious的值，通过这两个值观察列表

//项在列表中的连接情况。

vListInsert(&TestList,&ListItem3); //插入列表项ListItem3

printf("project address \r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxNext %#x \r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxNext));

printf("ListItem1->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxNext));

printf("ListItem3->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxNext));

printf("ListItem2->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxNext));

printf("/************Connect the divider front and back 3************/\r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxPrevious %#x

\r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxPrevious));

printf("ListItem1->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxPrevious));

printf("ListItem3->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxPrevious));

printf("ListItem2->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxPrevious));

printf("/***************************end*****************************/\r\n");

}

if(key == EVENTBIT_2)

{

//删除ListItem2，并通过串口打印所有列表项中成员变量pxNext和Previous的值，通过这两个值观察列表项在列表中的连接情况。

uxListRemove(&ListItem2); //删除ListItem2

printf("/**************Delete list items ListItem2*************/\r\n");

printf("project address \r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxNext %#x \r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxNext));

printf("ListItem1->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxNext));

printf("ListItem3->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxNext));

printf("/***********Connect the divider front and back 2************/\r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxPrevious %#x

\r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxPrevious));

printf("ListItem1->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxPrevious));

printf("ListItem3->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxPrevious));

printf("/*************************end****************************/\r\n");

}

if(key == EVENTBIT_3)

{

//末尾添加ListItem2，并通过串口打印所有列表项中成员变量pxNext和Previous的值，

//通过这两个值观察列表项在列表中的连接情况。

TestList.pxIndex=TestList.pxIndex->pxNext; //Index向后移一项，这样pxIndex就会指向ListItem1。

vListInsertEnd(&TestList,&ListItem2); //列表末尾添加列表项ListItem2

printf("/***********Add the list at the end of ListItem2***********/\r\n");

printf("project address \r\n");

printf("TestList->pxIndex %#x \r\n",(int)TestList.pxIndex);

printf("TestList->xListEnd->pxNext %#x

\r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxNext));

printf("ListItem2->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxNext));

printf("ListItem1->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxNext));

printf("ListItem3->pxNext %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxNext));

printf("/************Connect the divider front and back 2*************/\r\n");

printf("TestList->xListEnd->pxPrevious %#x

\r\n",(int)(TestList.xListEnd.pxPrevious));

printf("ListItem2->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem2.pxPrevious));

printf("ListItem1->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem1.pxPrevious));

printf("ListItem3->pxPrevious %#x \r\n",(int)(ListItem3.pxPrevious));

printf("/***************************end*****************************/\r\n");

}

key = 0;

osDelay(100);

}

/* USER CODE END StartTask02 */

}

编写按键中断回调函数如下

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

switch(GPIO_Pin)

{

case GPIO_PIN_8:

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_8) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY3 PF8 state */

key = EVENTBIT_3;

break;

case GPIO_PIN_7:

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_7) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY2 PF7 state */

key = EVENTBIT_2;

break;

case GPIO_PIN_9:

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF,GPIO_PIN_9) == GPIO_PIN_SET) /* read KEY1 PF9 state */

key = EVENTBIT_1;

break;

}

}

烧录程序以后，打开串口，可以发现显示内容如下

当按下KEY1键时，将列表项添加到列表中，串口显示如下

当KEY2键按下时，删除第2条列表项，剩余结果如下

此时按下KEY3键，将第2条列表项从末尾插入，最终结果如下

硬件平台：华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157）

部分开发教程下载：加QQ群459754978，群文件里有。

部分视频课程收看：
https://space.bilibili.com/670826565/channel/detail?cid=145472

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