第 4 章 µITRON4.0 仕様の機能 79
4.4 同期・通信機能
4.4.3 データキュー
データキューは，1ワードのメッセージ（これをデータと呼ぶ）を受渡しする ことにより，同期と通信を行うためのオブジェクトである．データキュー機能 には，データキューを生成／削除する機能，データキューに対してデータを送 信／強制送信／受信する機能，データキューの状態を参照する機能が含まれ る．データキューはID番号で識別されるオブジェクトである．データキュー のID番号をデータキューIDと呼ぶ．
データキューは，データの送信を待つタスクの待ち行列（送信待ち行列）と データの受信を待つタスクの待ち行列（受信待ち行列）を持つ．また，送信さ れたデータを格納するためのデータキュー領域を持つ．データを送信する側
（イベントを知らせる側）では，送信したいデータをデータキューに入れる．
データキュー領域に空きがない場合は，データキュー領域に空きができるまで データキューへの送信待ち状態になる．データキューへの送信待ち状態になっ たタスクは，そのデータキューの送信待ち行列につながれる．一方，データを 受信する側（イベントを待つ側）では，データキューに入っているデータを一 つ取り出す．データキューにデータが入っていない場合は，次にデータが送ら れてくるまでデータキューからの受信待ち状態になる．データキューからの受 信待ち状態になったタスクは，そのデータキューの受信待ち行列につながれ る．
データキュー領域に格納できるデータの数を0にすることで，同期メッセージ 機能を実現することができる．すなわち，送信側のタスクと受信側のタスク が，それぞれ相手のタスクがサービスコールを呼び出すのを待ち合わせ，両者 がサービスコールを呼び出した時点で，データの受渡しが行われる．
データキューで送受信されるデータ（1ワードのメッセージ）は，整数値であっ ても，送信側と受信側で共有しているメモリ上に置かれたメッセージの先頭番 地であってもよい．送受信されるデータは，送信側から受信側にコピーされる．
データキュー機能に関連して，次のカーネル構成マクロを定義する．
SIZE dtqsz = TSZ_DTQ ( UINT dtqcnt )
dtqcnt 個のデータを格納するのに必要なデータキュー領域のサイズ（バ
イト数）
データキュー生成情報およびデータキュー状態のパケット形式として，次の データ型を定義する．
typedef struct t_cdtq {
ATR dtqatr ; /*データキュー属性*/
UINT dtqcnt ; /*データキュー領域の容量（データの
個数）*/
VP dtq ; /*データキュー領域の先頭番地*/
/*実装独自に他のフィールドを追加してもよい*/
} T_CDTQ ;
typedef struct t_rdtq {
ID stskid ; /*データキューの送信待ち行列の先頭 のタスクのID番号*/
ID rtskid ; /*データキューの受信待ち行列の先頭
のタスクのID番号*/
UINT sdtqcnt ; /*データキューに入っているデータの
数*/
/*実装独自に他のフィールドを追加してもよい*/
} T_RDTQ ;
データキュー機能の各サービスコールの機能コードは次の通りである．
TFN_CRE_DTQ –0x31 cre_dtqの機能コード
TFN_ACRE_DTQ –0xc4 acre_dtqの機能コード
TFN_DEL_DTQ –0x32 del_dtqの機能コード
TFN_SND_DTQ –0x35 snd_dtqの機能コード
TFN_PSND_DTQ –0x36 psnd_dtqの機能コード
TFN_IPSND_DTQ –0x77 ipsnd_dtqの機能コード
TFN_TSND_DTQ –0x37 tsnd_dtqの機能コード
TFN_FSND_DTQ –0x38 fsnd_dtqの機能コード
TFN_IFSND_DTQ –0x78 ifsnd_dtqの機能コード
TFN_RCV_DTQ –0x39 rcv_dtqの機能コード
TFN_PRCV_DTQ –0x3a prcv_dtqの機能コード
TFN_TRCV_DTQ –0x3b trcv_dtqの機能コード
TFN_REF_DTQ –0x3c ref_dtqの機能コード
【スタンダードプロファイル】
スタンダードプロファイルでは，データキューを動的に生成／削除する機能
（cre_dtq，acre_dtq，del_dtq），データキューの状態を参照する機能（ref_dtq）を 除いて，データキュー機能をサポートしなければならない．
スタンダードプロファイルでは，データキュー領域の容量（格納できるデータ の個数）として，少なくとも255以上の値が指定できなければならない．
スタンダードプロファイルでは，TSZ_DTQを定義する必要はない．
【補足説明】
データキュー領域に格納できるデータの数を0にした場合のデータキューの動 作を，図4-1の例を用いて説明する．この図で，タスクAとタスクBは非同期 に実行しているものとする．
• もしタスクAが先にsnd_dtqを呼び出した場合には，タスクBがrcv_dtqを呼 び出すまでタスクAは待ち状態となる．この時タスクAは，データキューへ の送信待ち状態になっている（図4-1 (a)）．
• 逆にタスクBが先にrcv_dtqを呼び出した場合には，タスクAがsnd_dtqを呼 び出すまでタスクBは待ち状態となる．この時タスクBは，データキューか らの受信待ち状態になっている（図4-1 (b)）．
• タスクAがsnd_dtqを呼び出し，タスクBがrcv_dtqを呼び出した時点で，タ
スクAからタスクBへデータの受渡しが行われる．その後は，両タスクとも 実行できる状態となる．
データキューは，リングバッファで実装することを想定している．
【µITRON3.0仕様との相違】
データキュー機能は，µITRON3.0仕様のリングバッファで実現したメールボッ クスと同等の機能であり，µITRON4.0仕様において新たに導入した機能であ る．
図4-1. データキューによる同期通信 snd_dtq ( dtqid )
送信待ち 状態
タスクA タスクB
rcv_dtq ( dtqid )
(a) snd_dtq が先の場合 (b) rcv_dtq が先の場合 タスクA タスクB
snd_dtq ( dtqid )
rcv_dtq ( dtqid ) 受信待ち
状態
CRE_DTQ データキューの生成（静的API） 【S】
cre_dtq データキューの生成
acre_dtq データキューの生成（ID番号自動割付け）
【静的API】
CRE_DTQ ( ID dtqid, { ATR dtqatr, UINT dtqcnt, VP dtq } ) ;
【C言語API】
ER ercd = cre_dtq ( ID dtqid, T_CDTQ *pk_cdtq ) ; ER_ID dtqid = acre_dtq ( T_CDTQ *pk_cdtq ) ;
【パラメータ】
ID dtqid 生成対象のデータキューのID番号（acre_dtq以
外）
T_CDTQ * pk_cdtq データキュー生成情報を入れたパケットへの
ポインタ（CRE_DTQではパケットの内容を直 接記述する）
pk_cdtqの内容（T_CDTQ型）
ATR dtqatr データキュー属性
UINT dtqcnt データキュー領域の容量（データの個数）
VP dtq データキュー領域の先頭番地
（実装独自に他の情報を追加してもよい）
【リターンパラメータ】
cre_dtqの場合
ER ercd 正常終了（E_OK）またはエラーコード acre_dtqの場合
ER_ID dtqid 生成したデータキューのID番号（正の値）また
はエラーコード
【エラーコード】
E_ID 不正ID番号（dtqidが不正あるいは使用できない；cre_dtq
のみ）
E_NOID ID 番号不足（割付け可能なデータキューID がない；
acre_dtqのみ）
E_NOMEM メモリ不足（データキュー領域などが確保できない）
E_RSATR 予約属性（dtqatrが不正あるいは使用できない）
E_PAR パラメータエラー（pk_cdtq，dtqcnt，dtqが不正）
E_OBJ オブジェクト状態エラー（対象データキューが登録済
み；cre_dtqのみ）
【機能】
dtqidで指定されるID番号を持つデータキューを，pk_cdtqで指定されるデータ
キュー生成情報に基づいて生成する．dtqatrはデータキューの属性，dtqcntは データキュー領域に格納できるデータの個数，dtqはデータキュー領域の先頭 番地である．
CRE_DTQにおいては，dtqidは自動割付け対応整数値パラメータ，dtqatrとdtqcnt
はプリプロセッサ定数式パラメータである．
acre_dtqは，生成するデータキューのID番号をデータキューが登録されていな
いID番号の中から割り付け，割り付けたID番号を返値として返す．
dtqatrには，（TA_TFIFO‖TA_TPRI）の指定ができる．データキューの送信待
ち行列は，TA_TFIFO（＝0x00）が指定された場合にはFIFO順，TA_TPRI（＝
0x01）が指定された場合にはタスクの優先度順となる．
dtqで指定された番地から，dtqcnt個のデータを格納するのに必要なサイズのメ
モリ領域を，データキュー領域として使用する．TSZ_DTQを用いると，アプ リケーションプログラムから，dtqcnt個のデータを格納するのに必要なサイズ を知ることができる．dtqにNULL（＝0）が指定された場合には，必要なサイ ズのメモリ領域をカーネルが確保する．
dtqcntに実装定義の最大値よりも大きい値が指定された場合には，E_PARエ
ラーを返す．dtqcntに0を指定することは可能である．
【スタンダードプロファイル】
スタンダードプロファイルでは，dtqにNULL以外の値が指定された場合の機 能はサポートする必要がない．
【補足説明】
データキューの受信待ち行列は，常にFIFO順となる．また，データキューに 送信されるデータは優先度を持たず，データキュー中のデータの順序もFIFO 順のみをサポートしている．言い換えると，先に送信されたデータから順に受 信されるのが原則である．ただし，snd_dtqとfsnd_dtqを併用した場合には，
snd_dtqで送信待ちしているタスクがあってもfsnd_dtqでデータを送信すること はできるため，fsnd_dtqで送信されたデータがsnd_dtqで送信されたデータを追 い越すことがある．
del_dtq データキューの削除
【C言語API】
ER ercd = del_dtq ( ID dtqid ) ;
【パラメータ】
ID dtqid 削除対象のデータキューのID番号
【リターンパラメータ】
ER ercd 正常終了（E_OK）またはエラーコード
【エラーコード】
E_ID 不正ID番号（dtqidが不正あるいは使用できない）
E_NOEXS オブジェクト未生成（対象データキューが未登録）
【機能】
dtqidで指定されるデータキューを削除する．データキュー領域をカーネルで確
保した場合には，その領域を解放する．
【補足説明】
対象データキューに入っていたデータは破棄される．対象データキューで送信 または受信を待っているタスクがある場合の扱いについては，3.8節を参照す ること．
snd_dtq データキューへの送信 【S】
psnd_dtq データキューへの送信（ポーリング） 【S】
ipsnd_dtq 【S】
tsnd_dtq データキューへの送信（タイムアウトあり） 【S】
【C言語API】
ER ercd = snd_dtq ( ID dtqid, VP_INT data ) ; ER ercd = psnd_dtq ( ID dtqid, VP_INT data ) ; ER ercd = ipsnd_dtq ( ID dtqid, VP_INT data ) ;
ER ercd = tsnd_dtq ( ID dtqid, VP_INT data, TMO tmout ) ;
【パラメータ】
ID dtqid 送信対象のデータキューのID番号
VP_INT data データキューへ送信するデータ
TMO tmout タイムアウト指定（tsnd_dtqのみ）
【リターンパラメータ】
ER ercd 正常終了（E_OK）またはエラーコード
【エラーコード】
E_ID 不正ID番号（dtqidが不正あるいは使用できない）
E_NOEXS オブジェクト未生成（対象データキューが未登録）
E_PAR パラメータエラー（tmoutが不正；tsnd_dtqのみ）
E_RLWAI 待ち状態の強制解除（待ち状態の間に rel_wai を受付；
snd_dtq，tsnd_dtqのみ）
E_TMOUT ポーリング失敗またはタイムアウト（snd_dtq以外）
E_DLT 待ちオブジェクトの削除（待ち状態の間に対象データ
キューが削除；snd_dtq，tsnd_dtqのみ）
【機能】
dtqidで指定されるデータキューに，dataで指定されるデータを送信する．具体 的な処理内容は次の通りである．
対象データキューで受信を待っているタスクがある場合には，受信待ち行列の 先頭のタスクに送信するデータを渡し，そのタスクを待ち解除する．この時，
待ち解除されたタスクに対しては，待ち状態に入ったサービスコールの返値と してE_OKを返し，データキューから受信したデータとしてdataの値を返す．
受信を待っているタスクがない場合は，送信するデータをデータキューの末尾 に入れる．データキュー領域に空きがない場合には，自タスクを送信待ち行列 につなぎ，データキューへの送信待ち状態に移行させる．
他のタスクがすでに送信待ち行列につながっている場合，自タスクを送信待ち 行列につなぐ処理は次のように行う．データキュー属性にTA_TFIFO（＝0x00）
が 指 定 さ れ て い る 場 合 に は，自 タ ス ク を 送 信 待 ち 行 列 の 末 尾 に つ な ぐ．