【FreeRTOS-列表和列表项】

参照正点原子以及以下gitee笔记整理本博客，并将实验结果附在文末。
https://gitee.com/xrbin/FreeRTOS_learning/tree/master

一、列表和列表项的简介(熟悉)

1、什么是列表

答：列表是FreeRTOS中的一个数据结构，概念上和链表有点类似，列表被用来跟踪FreeRTOS中的任务。

2、什么列表项

答：列表项就是存放在列表中的项目。

3、列表和列表项关系

答：列表相当于链表，列表项相当于节点，FreeRTOS中的列表是一个双向环形链表。
在这里插入图片描述

4、列表(链表)和数组的区别

答：
在这里插入图片描述

  • 列表的特点：列表项间的地址非连续的，是人为的连接到一起的。列表项的数目是由后期添加或删除的个数决定的，随时可以改变。
  • 数组的特点：数组成员地址是连续的，数组在最初确定了成员数量后，后期将无法改变。

5、OS中为什么使用列表

答：在OS中任务的数量是不确定的，并且任务状态是会发生改变的，所以非常适用列表(链表)这种数据结构。

6、列表结构体介绍

答：有关列表的东西均在文件list.c和list.h中，以下是列表结构体：
在这里插入图片描述

  1. 在结构体中，包含两个宏(listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE 和 listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE)，这两个宏是确定的已知常量，FreeRTOS通过检查这两个常量的值，来判断列表的数据在程序运行过程中，是否遭到破坏，该功能一般用于测试，默认是不开启的(我们一般不用去理会)。
  2. 成员uxNumberOfltems，用于记录列表中的列表项的个数(不包括xListEnd)。
  3. 成员pxIndex用于指向列表中的某个列表项，一般用于遍历列表中的所有列表项。
  4. 成员变量xListEnd是一个迷你列表项，排在最末尾。

列表结构示意图：
在这里插入图片描述

7、列表项结构体介绍

答：列表项是列表中用于存放数据的地方，在list.h文件中，列表项的相关结构体定义：
在这里插入图片描述
成员变量xItemValue为列表项的值，这个值多用于按升序对列表中的列表项进行排序。
在这里插入图片描述

  1. 成员变量pxNext和pxPrevious分别用于指向列表中列表项的下一个列表项和上一个列表项。
  2. 成员变量pxOwner用于指向包含列表项的对象(通常是任务控制块)。->指向任务
  3. 成员变量pxContainer用于指向列表项所在列表（就绪，阻塞和挂起）。->指向列表，代表什么状态

列表项结构体示意图：
在这里插入图片描述

8、迷你列表项

答：迷你列表项也是列表项，但迷你列表项仅用于标记列表的末尾和挂载其他插入列表中的列表项。
在这里插入图片描述

  1. 成员变量xItemValue为列表项的值，这个值多用于按升序对列表中的列表项进行排序。
  2. 成员变量pxNext和pxPrevious分别用于指向列表中列表项的下一个列表项和上一个列表项。
  3. 迷你列表项只用于标记列表的末尾和挂载其他插入列表中的列表项，因此不需要成员变量pxOwner和pxContainer，以节省内存开销。

迷你列表项示意图：
在这里插入图片描述

9、列表和列表项关系事例

答：

列表初始状态：

列表项数目、指向某一个列表项和末尾列表项
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
列表插入（挂在）两个列表项：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
列表当前状态：
在这里插入图片描述

二、列表相关的API函数介绍(掌握)

1、列表API函数

答：

在这里插入图片描述

2、初始化列表函数vListInitialise()

答：
在这里插入图片描述
函数参数：
在这里插入图片描述
列表初始化后示意图：
在这里插入图片描述

3、初始化列表项函数vListInitialiseItem()

答：
在这里插入图片描述
函数参数：
在这里插入图片描述
列表初始化后示意图：
在这里插入图片描述

4、列表插入列表项函数vListInsert()

答：此函数用于将待插入列表的列表项按照列表项值升序进行排序，有序地插入到列表中 。

目的：pxNewListItem列表项插入到pxList列表中。

portMAX_DELAY = 0xFFFFFFFF
在这里插入图片描述
函数参数：
在这里插入图片描述
总结：函数vListInsert()，是将插入列表的列表项按照列表项值升序进行排列，有序地插入到列表中。

例子：插入值为40的列表项
1、初始状态

在这里插入图片描述

2、插入一个新的列表项

在这里插入图片描述

在前一个基础上插入60的列表项

在这里插入图片描述
在前一个基础上插入50的列表项
在这里插入图片描述
总结：函数vListInsert()，是将待插入列表的列表项按照列表项值升序进行排序，有序地插入到列表中。列表项数值越大，列表项插入的位置越靠后

5、列表末尾插入列表项vListInsertEnd()

答：此函数用于将待插入列表的列表项插入到列表 pxIndex 指针指向的列表项前面，是一种无序的插入方法。
在这里插入图片描述
函数参数：
在这里插入图片描述

例子1

p指向end，列表中已有列表项1，此时插入列表项2
在这里插入图片描述

例子2

p指向end，列表中有列表项1（40），要插入列表项2（30）
在这里插入图片描述
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例子3

p指向1，列表中有列表项1（40），要插入列表项2（30）
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

总结

函数vListInsertEnd()，是将待插入的列表项插入到列表 pxIndex 指针指向的列表项前面; 它是一种无序的插入方法！！

6、列表项移除函数uxListRemove()

答：此函数用于将列表项从列表项所在列表中移除。
在这里插入图片描述函数参数：
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函数返回值：
在这里插入图片描述
删除过程：若要删除2，那么3_previous->1,1_next->3
在这里插入图片描述
如果P指向2（要删除的对象），那么P需要重新指向2的上一个1
在这里插入图片描述

例子1

在这里插入图片描述
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三、列表项的插入和删除实验（掌握）

实验简介

在这里插入图片描述

实验现象

在撸代码前先确认代码是否正常运行

/* 任务一 实现LED0每500ms翻转一次*/
void task1(void * pvParameters)
{while(1){printf("task1!!!\r\n");LED0_TOGGLE();vTaskDelay(500);}
}/* 任务二 调用列表和列表项相关API函数，插入和删除，并且通过串口输出相应的信息，进行观察 */
void task2(void * pvParameters)
{while(1){printf("task2!!!\r\n");vTaskDelay(500);}
}

可通过观察LED0是否闪烁和是否正确打印串口信息得到。

升序插入列表项

第二步：打印列表和其他列表项的地址
在这里插入图片描述
第三步：列表项1插入列表
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由第二步和第三步可知，列表项一和末尾列表项互指。

第四步：列表项2插入列表
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实验结果与预期结果相同！
在这里插入图片描述
第五步：列表项3插入列表
在这里插入图片描述

移除列表项2，60

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

末尾插入

主要取决于pxIndex所指向的列表项，末尾插入在所指向列表项前一个。

当pxIndex指向末尾列表项
	/* 第七步：列表末尾添加列表项2 */printf("\r\n/****************第七步：列表末尾添加列表项2****************/\r\n");vListInsertEnd((List_t*     )&TestList,     /* 列表 */(ListItem_t* )&ListItem2);   /* 列表项 */printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");printf("TestList->pxIndex\t\t0x%p\r\n", TestList.pxIndex);printf("TestList->xListEnd->pxNext\t0x%p\r\n", (TestList.xListEnd.pxNext));printf("ListItem1->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem1.pxNext));printf("ListItem2->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem2.pxNext));printf("ListItem3->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem3.pxNext));printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t0x%p\r\n", (TestList.xListEnd.pxPrevious));printf("ListItem1->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem1.pxPrevious));printf("ListItem2->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem2.pxPrevious));printf("ListItem3->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem3.pxPrevious));printf("/************************实验结束***************************/\r\n");

预期结果是回到移除列表项2前的实验现象。

在这里插入图片描述

当pxIndex指向列表项1
	/* 第七步：列表末尾添加列表项2 */printf("\r\n/****************第七步：列表末尾添加列表项2****************/\r\n");TestList.pxIndex = &ListItem1;  /* 在插入列表前改变pxIndex指向的列表项 */vListInsertEnd((List_t*     )&TestList,     /* 列表 */(ListItem_t* )&ListItem2);   /* 列表项 */printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");printf("TestList->pxIndex\t\t0x%p\r\n", TestList.pxIndex);printf("TestList->xListEnd->pxNext\t0x%p\r\n", (TestList.xListEnd.pxNext));printf("ListItem1->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem1.pxNext));printf("ListItem2->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem2.pxNext));printf("ListItem3->pxNext\t\t0x%p\r\n", (ListItem3.pxNext));printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t0x%p\r\n", (TestList.xListEnd.pxPrevious));printf("ListItem1->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem1.pxPrevious));printf("ListItem2->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem2.pxPrevious));printf("ListItem3->pxPrevious\t\t0x%p\r\n", (ListItem3.pxPrevious));printf("/************************实验结束***************************/\r\n");

在删除列表项2的前提下，末尾插入列表项2
在这里插入图片描述
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总结

在这里插入图片描述
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