FIFO隊(duì)列的串口數(shù)據(jù)收發(fā)方法

01

前言

在嵌入式軟件的開發(fā)中，串口是十分常用且基礎(chǔ)的功能。在需要批量發(fā)送數(shù)據(jù)的場合，可以使用while循環(huán)等待發(fā)送完成標(biāo)志位的方式，但是這種方式會占據(jù)主循環(huán)，影響效率。也可以采用dma的方式，但是dma在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)非常高效，但是批量接收數(shù)據(jù)時(shí)，就很不靈活，特別是一些在串口數(shù)據(jù)中解析某種協(xié)議格式時(shí)，很不方便。下面介紹一種利用串口中斷結(jié)合FIFO隊(duì)列的串口數(shù)據(jù)收發(fā)方法，結(jié)合了不阻塞批量發(fā)與靈活接收的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于串口協(xié)議收發(fā)的使用場景。

02

FIFO隊(duì)列

FIFO是英文First In First Out 的縮寫，是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)緩存器，順序?qū)懭霐?shù)據(jù)，順序的讀出數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)地址由內(nèi)部讀寫指針自動加1完成。相比于一個(gè)同等緩存大小的數(shù)值，F(xiàn)IFO就是多管理了一個(gè)先進(jìn)先出的功能，方便串口數(shù)據(jù)的存入和讀出。

Fifo在帶操作系統(tǒng)的嵌入式軟件中都有現(xiàn)成的實(shí)現(xiàn)，但是在基礎(chǔ)的嵌入軟件中，我們可以自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)。

#define UART1_IN_FIFO_SIZE   100 //接收串口隊(duì)列的深度#define UART1_OUT_FIFO_SIZE 250 //發(fā)送串口隊(duì)列的深度
//頭文件函數(shù)列表FIFO_EXT u8 uart1infifo_data[UART1_IN_FIFO_SIZE];#define uart1infifo_count (uart1infifo_GetCount())FIFO_EXT u16 uart1infifo_front;FIFO_EXT u16 uart1infifo_rear;FIFO_EXT void uart1infifo_Clear(void);FIFO_EXT void uart1infifo_DataIn(u8 d);FIFO_EXT u8 uart1infifo_DataOut(void);FIFO_EXT u16 uart1infifo_GetSpace(void);FIFO_EXT u16 uart1infifo_GetCount(void);
//獲取串口1接收隊(duì)列緩存數(shù)u16 uart1infifo_GetCount(void){  u16 countR,countF;  countR = uart1infifo_rear;  countF = uart1infifo_front;  if (countR >=  countF)  {    return(countR - countF);  }  else  {    return(UART1_IN_FIFO_SIZE + countR - countF);  }}//清空串口1接收隊(duì)列void uart1infifo_Clear(void){  uart1infifo_front = UART1_IN_FIFO_SIZE -1;  uart1infifo_rear = uart1infifo_front;//  uart1infifo_count = 0;}//串口1接收隊(duì)列入數(shù)據(jù)void uart1infifo_DataIn(u8 d){  if (uart1infifo_count < UART1_IN_FIFO_SIZE)  {    uart1infifo_rear = (uart1infifo_rear +1) % UART1_IN_FIFO_SIZE;      uart1infifo_data[uart1infifo_rear] = d;  }}//串口1接收隊(duì)列出數(shù)據(jù)u8 uart1infifo_DataOut(void){  if (uart1infifo_rear !=  uart1infifo_front)  {    uart1infifo_front = (uart1infifo_front +1) % UART1_IN_FIFO_SIZE;    return(uart1infifo_data[uart1infifo_front]);  }  else  {    return(0xff);  }}

為了節(jié)省篇幅，串口1發(fā)送隊(duì)列就不詳細(xì)描述了，在接收隊(duì)列的基礎(chǔ)上稍加修改即可。

03

中斷收發(fā)串口

//串口發(fā)送函數(shù) void SendDataToUart1(u8 * pData, u16 len){  u8i;  //串口發(fā)送隊(duì)列將慢，等待一下數(shù)據(jù)發(fā)送  while(1){  if(uart1outfifo_GetSpace()>len+5)  {        break;      }      else      {        i = 0;      }    }    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);  //關(guān)閉中斷，防止隊(duì)列的進(jìn)出會同時(shí)進(jìn)行    while (len --)    {          uart1outfifo_DataIn(*pData);      pData ++;    }      USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);}
//串口處理函數(shù)void USART1_IRQHandler(void){  if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))  {    uart1infifo_DataIn(USART_ReceiveData(USART1));//接收數(shù)據(jù)并放入串口接收隊(duì)列  //串口數(shù)據(jù)處理flag  }  else if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE))  {    if (uart1outfifo_count > 0)    {      USART_SendData(USART1, uart1outfifo_DataOut());//發(fā)隊(duì)列取出數(shù)據(jù)放入串口發(fā)送寄存器}else {      USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);    }  }}

04

串口數(shù)據(jù)處理

不定長數(shù)據(jù)包超時(shí)處理

在上節(jié)的“串口數(shù)據(jù)處理flag”處，加入超時(shí)的標(biāo)記g_uartTimeOut = n；并在定時(shí)器中斷中倒計(jì)時(shí)g_uartTimeOut，減到0后，產(chǎn)生數(shù)據(jù)包處理標(biāo)志gb_needDealUartPkg = 1。主循環(huán)掃到gb_needDealUartPkg是1后，讀出uart1infifo中的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理。

不定長數(shù)據(jù)包按內(nèi)容格式處理

?在上節(jié)的“串口數(shù)據(jù)處理flag”處，加入比對數(shù)據(jù)包格式的函數(shù)，當(dāng)格式滿足要求時(shí)，將整個(gè)數(shù)據(jù)包存入數(shù)據(jù)包隊(duì)列（參照前面的串口數(shù)據(jù)接收函數(shù)，寫一個(gè)接收隊(duì)列，接收的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)體）。主循環(huán)掃描數(shù)據(jù)包隊(duì)列的緩存數(shù)，有就去處理。

定長數(shù)據(jù)包處理

主循環(huán)中掃描uart1infifo_count，當(dāng)達(dá)到定長后，讀出uart1infifo中的定長數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理。

原文標(biāo)題：嵌入式軟件中的串口收發(fā)隊(duì)列設(shè)計(jì)方法

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