C

Qt Quick Ultralite freertos_multitask 示例

展示如何实现 Qt Quick Ultralite 与后台 FreeRTOS 任务的通信。

概述

freertos_multitask 示例展示了多个 FreeRTOS 任务如何相互通信。它展示了如何使用 QML 的事件来控制其他任务的活动，以及如何由非 GUI 任务触发 QML 属性的更新。有三个独立运行的任务：一个负责运行 Qt Quick Ultralite，一个用于闪烁板上 LED，一个根据 QML 应用程序的要求计算风扇旋转周期。它有一个简单的 QML UI，其中风扇图像在屏幕中心旋转，同时板上 LED闪烁。屏幕还显示 LED 闪烁次数（LED 闪烁的总次数）。通过点击屏幕，用户可以更改风扇转速和 LED 闪烁频率。

目标平台

代码概述

项目结构分为目录

board_utils - 实现特定平台 LED 控制例程的静态库。
freertos - 为特定平台提供 FreeRTOS 内核的静态库。
images - 项目使用的图形资源。
src - 应用程序使用的 C++ 源代码。
- desktop - 应用程序桌面版本的 C++ 源代码。
- mcu - MCU 目标设备的 C++ 源代码。

代码概述

CMake 项目文件

主 CMake 文件检查示例是否为支持的平台之一构建。这是通过包含一个 freertos 目录来完成的。只有对于支持的平台，才会定义一个 freertos CMake 目标。在为桌面后端构建时，将构建一个简化的 freertos_multitask_desktop 应用程序。

...
add_subdirectory(freertos)

if(TARGET freertos_kernel) # FreeRTOS support implemented for this platform
    add_subdirectory(board_utils)

    qul_add_target(freertos_multitask
         src/mcu/main.cpp
         src/mcu/hardwarecontrol.cpp
         src/mcu/threads/led_thread.cpp
         src/mcu/threads/qul_thread.cpp
         src/mcu/threads/fan_thread.cpp
         QML_PROJECT
         mcu_freertos_multitask.qmlproject
    )

    target_compile_definitions(freertos_multitask PRIVATE FREERTOS)
    target_include_directories(freertos_multitask PRIVATE src src/mcu/threads)
...
elseif(NOT CMAKE_CROSSCOMPILING) # No FreeRTOS here - fallback for building on desktop platform
    qul_add_target(freertos_multitask_desktop
        src/desktop/hardwarecontrol.cpp
        QML_PROJECT
        mcu_freertos_multitask.qmlproject
        GENERATE_ENTRYPOINT
    )
    target_compile_definitions(freertos_multitask_desktop PRIVATE DESKTOP)
    target_include_directories(freertos_multitask_desktop PRIVATE src)
...
else()
    message(STATUS "Skipping generating target: freertos_multitask")
endif()

BoardUtils 库

这个库提供了最基本、特定硬件的实现 LED 控制。它提供了一个简单的 API 来初始化和切换支持板上的 LED。《board_utils/include/board_utils/led.h》包含库的 API。

...
namespace BoardUtils {
void initLED();
void toggleLED();
} // namespace BoardUtils

应用程序入口点

仅使用 main.cpp 源文件用于 freertos_multitask 目标（在构建桌面时未使用）。该 main() 函数初始化 Qt Quick Ultralite 平台、硬件 LED（用于 LED 控制线程）和 FreeRTOS 队列（用于风扇控制线程）。

...
int main()
{
    Qul::initHardware();
    Qul::initPlatform();
    BoardUtils::initLED();

    initFanControlQueue();
...

接下来，创建 FreeRTOS 任务用于 LED 控制、Qt Quick Ultralite 引擎和风扇控制。

    if (xTaskCreate(Qul_Thread, "QulExec", QUL_STACK_SIZE, 0, 4, &QulTask) != pdPASS) {
        Qul::PlatformInterface::log("Task creation failed!.\r\n");
        configASSERT(false);
    }

    if (xTaskCreate(Led_Thread, "LedToggle", configMINIMAL_STACK_SIZE, 0, 4, &LedTask) != pdPASS) {
        Qul::PlatformInterface::log("LED task creation failed!.\r\n");
        configASSERT(false);
    }

    if (xTaskCreate(FanControl_Thread, "FanControl", configMINIMAL_STACK_SIZE, 0, 4, &FanControlTask) != pdPASS) {
        Qul::PlatformInterface::log("Fan control task creation failed!.\r\n");
        configASSERT(false);
    }

    vTaskStartScheduler();
    ...

Qt Quick Ultralite 线程

Qt Quick Ultralite 线程创建应用程序实例并运行 exec() 循环。

...
void Qul_Thread(void *argument)
{
    (void) argument;
    Qul::Application app;
    static freertos_multitask item;
    app.setRootItem(&item);
    app.exec();
}

源文件 qul_thread.cpp 也实现了 postEventsToUI() 函数。此函数由其他线程使用，以将事件发送到修改 Qul::Property fanSpeed 和 Qul::Property ledCycleCount QML 属性。

void postEventsToUI(HardwareEvent &event)
{
    static HardwareControlEventQueue eventQueue;
    eventQueue.postEvent(event);
}

以下是对事件的处理方式

void HardwareControlEventQueue::onEvent(const HardwareEvent &event)
{
    if (event.id == HardwareEventId::LedCycleCount)
        HardwareControl::instance().ledCycleCount.setValue(event.data);
    else if (event.id == HardwareEventId::FanRotationPeriod)
        HardwareControl::instance().fanRotationPeriodChanged(event.data);
}

HardwarControlEventQueue 从 Qul::EventQueue 派生，如下面的代码片段所示

class HardwareControlEventQueue : public Qul::EventQueue<HardwareEvent>
{
    void onEvent(const HardwareEvent &event) override;
};

注意： 直接在其他线程中使用 Qul 属性的 setValue() 方法是不安全的。取而代之的是，使用 Qul::EventQueue 将事件发布到 QML 接口对象，如上述代码片段所示。Qul::EventQueue 是在平台层实现的，并利用特定于操作系统的队列。对于 FreeRTOS，Qul::EventQueue 基于 FreeRTOS 队列，这使得它是线程安全的。

LED 线程

在启动时，LED 线程无限期地等待 FreeRTOS 任务通知。在接收到来自 Qt Quick Ultralite 线程的触摸事件后，它将解除阻塞并更新 LED 闪烁速度。第一次事件后，它将根据新计算的速度值闪烁 LED。

void Led_Thread(void *argument)
{
...
    while (true) {
        const TickType_t ticks = speed > 0 ? (350 / (portTICK_PERIOD_MS * speed)) : portMAX_DELAY;
        if (xTaskNotifyWait(0, ULONG_MAX, &newSpeed, ticks) == pdTRUE) {
            speed = newSpeed;
        }
        BoardUtils::toggleLED();
...

LED 线程还计算闪烁次数，并使用 postEventsToUI() 函数将此信息发送到 QML 应用程序。QML 应用程序将此计数更新到屏幕上。

...
        ledEvent.id = HardwareEventId::LedCycleCount;
        ledEvent.data = ledCycleCount;
        postEventsToUI(ledEvent);
        taskYIELD();
    }
}

风扇控制线程

风扇控制线程等待 FreeRTOS 事件队列以根据从 QML 应用程序接收到的触摸事件更新风扇速度。它重新计算风扇动画的 rotationPeriod，并使用 postEventsToUI() 函数将此值发送回 QML 应用程序。QML 应用程序根据 rotationPeriod 值更新动画速度。

...
void FanControl_Thread(void *argument)
{
...
    while (true) {
        if (xQueueReceive(fanControlQueue, &newSpeed, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
            int rotationPeriod = newSpeed == 0 ? 0 : 5000 / (newSpeed * 3);
            fanEvent.id = HardwareEventId::FanRotationPeriod;
            fanEvent.data = rotationPeriod;
            postEventsToUI(fanEvent);
        }
    }
}

数据流图

下面的顺序图总结了 QML 的事件如何影响负责硬件的后台线程。

文件

图片

另请参阅 FreeRTOS 应用程序构建过程.

在特定 Qt 许可证下提供。
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