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OSAL消息管理机制
- 二、消息管理机制
- 2.1 消息的数据结构
- 2.2 消息内存分配
- 2.3 消息的接收和销毁
- 2.3 源码链接地址
二、消息管理机制
在上一篇文中提到,系统消息事件(SYS_EVENT_MSG)用于任务间传递数据,而消息队列是这种机制的基础,它允许任务通过异步消息传递复杂数据(如网络数据包、控制命令等),而不仅仅是简单的事件通知。
消息队列,即用来保存消息的队列数据结构,本文结合OSAL的源码,简述OSAL中消息的实现和管理,包括消息结构、消息内存管理,发送和接收等流程。
2.1 消息的数据结构
typedef struct
{uint8 event; // 消息事件类型,可以从0到255,用于区分不同的消息,和前面的事件集没有关系uint8 status; // 状态,作为备用
} osal_event_hdr_t; // 统一的消息事件头typedef struct
{osal_event_hdr_t hdr; // 第一个成员必须为osal_event_hdr_tuint8* Data_t; // 变量指针,指向用户定义的数据或消息体,这里可以随便定义,定义其他结构体也行。
} osal_sys_msg_t; //使用默认系统消息结构体osal_sys_msg_t做用户消息结构体
注意:消息结构体的第一个成员必须是osal_msg_hdr_t
,否则无法正确解析。在32位单片机中,sizeof(osal_sys_msg_t) = 8 字节,sizeof(uint8_t ) = 4字节 。
OSAL的消息队列传递的每条消息必须包含一个消息头(osal_msg_hdr_t
),用于标识消息类型和基本元数据。用户可根据需求扩展自定义数据字段。指向结构体的指针,经过强制转换,可以指向该结构体的首个成员,因为结构体变量的地址和首个成员地址是同一个。
在用户消息定义的结构体中,除了第一个成员变量必须为osal_event_hdr_t 结构外,之后的数据类型,可以随便定义。
例如:定义一个温度数据
// 用户自定义消息示例(温度数据)
typedef struct {osal_msg_hdr_t hdr; // 必须包含消息头uint16 temp; // 温度值uint8 sensor_id; // 传感器ID
} TempMessage_t;
在本文中,使用指针变量Data_t来解释代码执行流程。
osal_sys_msg_t消息结构体,在内存中示意图如下:

2.2 消息内存分配
消息内存通过 osal_msg_allocate()
动态分配,需指定消息总长度(包括消息头和数据);接收任务处理完消息后,必须手动调用osal_msg_deallocate()
释放内存,避免泄漏。
注意:osal_msg_allocate()
≠ osal_mem_alloc() 内存分配函数,osal_msg_allocate()
要完成消息队列结点的构造。
源码实现如下:
uint8 * osal_msg_allocate(uint16 len)
{osal_msg_hdr_t *hdr;if(len == 0){return (NULL);}// 分配一块内存空间,并强制转换为 osal_msg_hdr_t*. 相当于为用户消息体osal_sys_msg_t增加了一个包头osal_msg_hdr_thdr = (osal_msg_hdr_t *) osal_mem_alloc((short)(len + sizeof(osal_msg_hdr_t)));if(hdr){hdr->next = NULL;hdr->len = len;hdr->dest_id = TASK_NO_TASK;return ((uint8 *)(hdr + 1)); // 返回用户消息的osal_sys_msg_t变量地址}else{return (NULL);}
}
而 osal_msg_hdr_t 结构为:
typedef struct
{void *next;uint16 len;uint8 dest_id;
} osal_msg_hdr_t;
是队列的结点,用于形成队列数据结构。
经过这一步之后,一个完整的队列结点在内存中的分布示意如下 :

在这里,用户数据是一个int变量,用于保存打印次数count。
重新回到发送消息的任务处理函数中:
uint16 print_task_event_process(uint8 task_id, uint16 task_event)
{// 不接收消息,忽略系统消息事件if(task_event & PRINTF_STR){static int print_count = 0;printf("Print task printing, total memory : %d byte, used memory : %d byte !\n", MAXMEMHEAP, osal_heap_mem_used());print_count++;if(print_count % 5 == 0 && print_count != 0){//向统计任务发送消息general_msg_data_t *msg;msg = (general_msg_data_t*)osal_msg_allocate(sizeof(general_msg_data_t) + sizeof(int));if(msg != NULL){//消息结构体的data数据指针偏移至申请到的内存的数据段//msg->data = (unsigned char*)( msg + sizeof(osal_event_hdr_t) );msg->data = (unsigned char*)(msg + 1);msg->hdr.event = PRINTF_STATISTICS;msg->hdr.status = 0;*((int*)msg->data) = print_count;osal_msg_send(statistics_task_id, (uint8*)msg);}}return task_event ^ PRINTF_STR; //处理完后需要清除事件位}return 0;
}
这里的 general_msg_data_t 和前面提到的osal_sys_msg_t 结构一样。
可以看到,经过消息内存分配之后,osal_msg_allocate 函数返回的是类型为osal_sys_msg_t的消息地址,指向的是用户自定义的结构体内存,之后调用 osal_msg_send(),消息队列入队,然后调用osal_set_event 设置系统消息事件。
uint8 osal_msg_send(uint8 destination_task, uint8 *msg_ptr)
{if(msg_ptr == NULL){return (INVALID_MSG_POINTER);}if(destination_task >= tasksCnt){osal_msg_deallocate(msg_ptr);return (INVALID_TASK);}// Check the message headerif(OSAL_MSG_NEXT(msg_ptr) != NULL ||OSAL_MSG_ID(msg_ptr) != TASK_NO_TASK){osal_msg_deallocate(msg_ptr);return (INVALID_MSG_POINTER);}OSAL_MSG_ID(msg_ptr) = destination_task;// queue messageosal_msg_enqueue(&osal_qHead, msg_ptr);// Signal the task that a message is waitingosal_set_event(destination_task, SYS_EVENT_MSG);return (SUCCESS);
}
这一段代码中,需要注意的是这两个宏定义:
#define OSAL_MSG_NEXT(msg_ptr) ((osal_msg_hdr_t *) (msg_ptr) - 1)->next
#define OSAL_MSG_ID(msg_ptr) ((osal_msg_hdr_t *) (msg_ptr) - 1)->dest_id
结合前面提到的,队列结点在内存中的分布示意图可知,msg_ptr 是指向用户消息体的指针,将其强制转换为 osal_msg_hdr_t*,再减 1 操作,即向低地址前移sizeof(osal_msg_hdr_t)个字节,便可以回到队列结点首地址。
下面是调试过程中的截图:
按照函数执行的顺序来说明。
一、首先在内存中分配20个字节,从0x20000784字节开始,分配20个字节空间。前8个字节用于保存 osal_msg_hdr_t 数据,返回用户消息体的地址。

二、然后再把返回的指针转换为指向用户消息体的指针,红色部分表示 osal_sys_msg_t 结构体内存块,data指针中保存的是地址,该地址中保存的是打印次数的整型值。由于分配的内存块是连续的,因此data指针变量的下一个地址,就是数据单元。

2.3 消息的接收和销毁
本例子中,在统计任务中接收其他任务发送过来的消息。有消息事件时,会进入系统消息事件中。接收任务处理完消息后,必须手动调用osal_msg_deallocate()
释放内存,避免泄漏。
/*** @brief 当前任务的事件回调处理函数* @param task_id [任务ID]* @param task_event [收到的本任务事件]* @return uint16 [未处理的事件]*/
uint16 statistics_task_event_process(uint8 task_id, uint16 task_event)
{if(task_event & SYS_EVENT_MSG) //判断是否为系统消息事件{osal_sys_msg_t *msg_pkt;msg_pkt = (osal_sys_msg_t *)osal_msg_receive(task_id); //从消息队列获取一条消息while(msg_pkt){switch(msg_pkt->hdr.event) //判断该消息事件类型{case PRINTF_STATISTICS:{int count = *(int*)(((general_msg_data_t*)msg_pkt)->data);printf("Statistics task receive print task printf count : %d\n", count);break;}default:break;}osal_msg_deallocate((uint8 *)msg_pkt); //释放消息内存msg_pkt = (osal_sys_msg_t *)osal_msg_receive(task_id); //读取下一条消息}// return unprocessed eventsreturn (task_event ^ SYS_EVENT_MSG);}return 0;
}
2.3 源码链接地址
OSAL github 链接地址