第 4 章 µITRON4.0 仕様の機能 81
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．