筆記中最后得出一個(gè)串口接收的總結(jié)“空閑中斷 + DMA + 隊(duì)列 + 內(nèi)存管理 + 定時(shí)控制”。因?yàn)榭臻e中斷的誤觸發(fā)，導(dǎo)致我們不得不使用定時(shí)器來(lái)達(dá)到接收完整一幀的效果，這樣一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題：1、數(shù)據(jù)吞吐率低，發(fā)送方需要延時(shí)一段時(shí)間后才能發(fā)送下一幀；2、響應(yīng)不及時(shí)，因?yàn)橛醒訒r(shí)，必然導(dǎo)致接收方回復(fù)慢。3、空間利用率不高，如果一個(gè)短幀到來(lái)，會(huì)導(dǎo)致整幀緩存空間（這個(gè)空間大小一般是最大幀長(zhǎng)）無(wú)法使用。

今天魚鷹自己對(duì)自己進(jìn)行一次升級(jí)，改用“空閑中斷 + 循環(huán)DMA + 無(wú)鎖隊(duì)列”的方式進(jìn)行最為高效的接收方式（無(wú)鎖隊(duì)列以后有時(shí)間再寫，這次的重點(diǎn)不在這）。這種接收方式魚鷹在接觸了循環(huán)隊(duì)列后就開(kāi)始思考了，那個(gè)時(shí)候工作沒(méi)多久，然后一位前輩使用的就是空閑中斷 + DMA 的方式接收，也算是驚到魚鷹了。后來(lái)魚鷹在想，循環(huán)隊(duì)列的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，而DMA在設(shè)置為循環(huán)模式時(shí)，天然就是一個(gè)循環(huán)隊(duì)列，我是否能將循環(huán)隊(duì)列和DMA相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)緩存空間呢？具體當(dāng)時(shí)是如何思考的魚鷹已不記得了，只知道當(dāng)時(shí)利用KEIL的模擬功能貌似是實(shí)現(xiàn)了想要的效果，但是在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中應(yīng)該是出現(xiàn)了問(wèn)題，所以導(dǎo)致這個(gè)想法擱置了。這個(gè)實(shí)現(xiàn)代碼魚鷹會(huì)一并上傳到公眾號(hào)，讓各位道友參考一二，自認(rèn)為自己符合條件的自行獲取就是了。直到最近看到頭條一位讀者的評(píng)論，魚鷹的心思才又活泛起來(lái)了，通過(guò)評(píng)論交流，終于理解了其中是如何實(shí)現(xiàn)的，也想到了如何將其和無(wú)鎖隊(duì)列相結(jié)合，也就有了這一次筆記的分享。

實(shí)習(xí)時(shí)初次接觸空閑中斷時(shí)，用的接收方式是 空閑中斷 + 串口接收中斷，這個(gè)算是 V1.0版。后來(lái)正式工作后接觸到的是 “空閑中斷 + DMA”這個(gè)是V2.0，后來(lái)魚鷹在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，加入了隊(duì)列，加入了定時(shí)器，算V2.5好了。這次效率更高，而且空間利用率也高，中斷處理簡(jiǎn)單到到極致，定為V3.0?？赡芎芏嗳嗽谥暗墓P記中根本無(wú)法真正理解魚鷹的本意，因?yàn)檫@份筆記太長(zhǎng)，如果沒(méi)有一定的經(jīng)驗(yàn)根本無(wú)法體會(huì)，盡管有一份參考代碼放在后臺(tái)供各位道友進(jìn)行參考，但是因?yàn)槟欠荽a只解決了一個(gè)定時(shí)器控制問(wèn)題，注釋也不詳盡，還是魚鷹的初次思考，所以相信很多人看到這份代碼都是云里霧里的，還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)其中的細(xì)節(jié)。那么今天魚鷹就來(lái)簡(jiǎn)單描述其中的關(guān)鍵細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)：

串口接收實(shí)現(xiàn)V1.01、初始化時(shí)開(kāi)啟串口的接收中斷和空閑中斷2、串口中斷處理時(shí)，每接收一個(gè)字節(jié)存入緩存空間（注意控制越界問(wèn)題）3、一旦空閑中斷來(lái)了，停止接收，設(shè)置標(biāo)志位，通知上層已完成一幀數(shù)據(jù)的接收，上層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理工作。當(dāng)然為了防止誤觸發(fā)，也可以使用定時(shí)器進(jìn)行進(jìn)一步控制，也可以在此基礎(chǔ)上加入緩存隊(duì)列。

串口接收實(shí)現(xiàn)V2.01、初始化時(shí)開(kāi)啟串口的空閑中斷，并且初始化為正常DMA。2、觸發(fā)空閑中斷時(shí)，通知上層接收完成并且將其拷貝到一個(gè)緩存中供上層使用，然后重新啟動(dòng)DMA進(jìn)行下一次的接收，因?yàn)閹c幀之間有空閑時(shí)間，只要保證這段時(shí)間大于中斷處理時(shí)間，那么接收一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。這里有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是，如何獲取這次接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：

Rev_Size = DMA_Set_Size - CNDTR

Rev_Size 是實(shí)際接收的長(zhǎng)度，DMA_Set_Size是初始化DMA時(shí)設(shè)置的緩存大小，這個(gè)大小一般大于等于一幀數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度，并且最好是它的2倍以上，這樣極端情況下不容易被下一幀數(shù)據(jù)所覆蓋（怕中斷處理不及時(shí)導(dǎo)致覆蓋了之前已接收的數(shù)據(jù)）。而 CNDTR就是 DMA 寄存器中記錄目前剩余需要接收的大小，當(dāng)它為 0 時(shí)表示接收完成，DMA自動(dòng)關(guān)閉。好好理解一下，實(shí)現(xiàn)起來(lái)不難。 串口接收實(shí)現(xiàn)V3.0

1、初始化時(shí)開(kāi)啟串口的空閑中斷，并且初始化為循環(huán)DMA。2、觸發(fā)空閑中斷時(shí)，更新索引，這個(gè)索引表示當(dāng)前寫入索引值，用于上層判斷緩存空間已寫入的數(shù)據(jù)（魚鷹前面寫了關(guān)于循環(huán)FIFO的筆記，可自行查看，如果不懂這個(gè)，下面的你理解不了，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)系列文章之隊(duì)列 FIFO）。3、如果加入無(wú)鎖FIFO，更新in索引值。數(shù)據(jù)處理時(shí)只要從DMA緩存空間中獲取即可。

現(xiàn)在我們來(lái)分析一下更細(xì)節(jié)的東西1、緩存大?。?、如何獲取數(shù)據(jù)？3、好處？4、隱患，缺點(diǎn)？緩存大小可以根據(jù)需要設(shè)置，這個(gè)需要看你數(shù)據(jù)處理的延遲時(shí)間。比如說(shuō)發(fā)送者10 ms發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，你的數(shù)據(jù)處理正常時(shí)候10 ms處理一次，但有時(shí)候CPU 負(fù)擔(dān)重，你的數(shù)據(jù)處理優(yōu)先級(jí)較低，那么可能20 ms才會(huì)處理，那么緩存空間必然需要大于兩幀數(shù)據(jù)才行，這個(gè)空間需要測(cè)試后才能確定，而且需要留有一定的富余才行。那么如何獲取數(shù)據(jù)？通過(guò)學(xué)習(xí)循環(huán)FIFO的知識(shí)我們知道，循環(huán)FIFO由兩個(gè)變量in和out進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，如果我們的in可以根據(jù)DMA剩余量進(jìn)行更新，那么就可以根據(jù)in和out之間的關(guān)系知道目前緩存空間里面到底有多少未處理的數(shù)據(jù)了。那么如何更新呢？魚鷹就不藏私了，直接在此說(shuō)明，不過(guò)加入無(wú)鎖FIFO的就自己從參考代碼中獲取了，這個(gè)其實(shí)都差不多。

In = DMA_Set_Size - CNDTR（CNDTR永遠(yuǎn)不會(huì)是0）

是不是很驚訝，是不是不可思議，你和終極接收方式只差一層窗戶紙？當(dāng)年魚鷹為了更新這個(gè)值，用了老長(zhǎng)一段代碼實(shí)現(xiàn)：

而現(xiàn)在再看這個(gè)代碼，已經(jīng)忘記當(dāng)初是咋想的了，但是這個(gè)式子確實(shí)可以更新in的值，即上面的offset，只是當(dāng)初想的有點(diǎn)復(fù)雜了。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是先通過(guò)CNTR和之前的 offset 獲取目前的接收的長(zhǎng)度（這個(gè)應(yīng)該是受V2.0版本影響），然后根據(jù)長(zhǎng)度更新目前的offset。但是通過(guò)讀者的評(píng)論，發(fā)現(xiàn)根本不需要這樣麻煩。只要有了in的值，然后又有out，那么獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)也就不難了。

其實(shí)如果說(shuō)采用循環(huán)DMA只是減少了中斷的代碼，讓中斷處理時(shí)間更短，那么魚鷹還是會(huì)選擇以前的V2.0的接收方式，畢竟這種方式實(shí)現(xiàn)了幀隔離，但是讀者的一個(gè)評(píng)論提醒了我，那就是這種方式不需要重新啟動(dòng)DMA。這意味著什么？意味著高效，意味著DMA持續(xù)工作，意味著不存在因?yàn)镈MA的短暫關(guān)閉而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。這就是魚鷹接下來(lái)要說(shuō)的優(yōu)點(diǎn)：1、中斷代碼及其簡(jiǎn)單，像上面那種只是更新in的話只需要三條代碼即可完成。2、不需要重啟DMA3、因?yàn)椴恍枰貑MA，也就減少了這段時(shí)間串口數(shù)據(jù)的丟失4、數(shù)據(jù)吞吐量可以達(dá)到最大化，每幀數(shù)據(jù)只需間隔一個(gè)空閑時(shí)間即可繼續(xù)發(fā)送。最大程度的利用了串口的接收能力，而且不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失，這對(duì)于快速數(shù)據(jù)的接收是非常有好處的。5、就算你不想數(shù)據(jù)幀之間出現(xiàn)空閑間隔時(shí)間，你也可以通過(guò)一個(gè)定時(shí)器定時(shí)更新in的值。6、即使在串口中斷更新in的值時(shí)DMA又在接收數(shù)據(jù)，也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這個(gè)原理和無(wú)鎖FIFO一樣。7、不需要定時(shí)控制，防止空閑中斷的誤觸發(fā)。8、即使因?yàn)橹袛囿w系短暫關(guān)閉，而導(dǎo)致空閑中斷不能及時(shí)處理，也不會(huì)影響DMA在后臺(tái)自動(dòng)接收數(shù)據(jù)。 優(yōu)點(diǎn)很多，缺點(diǎn)也有，下面就來(lái)嘮叨嘮叨缺點(diǎn)：1、因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都在一個(gè)緩存中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)幀與幀之間的硬性隔離，所以必須通過(guò)數(shù)據(jù)本身確定一幀數(shù)據(jù)，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理難道較高，這一點(diǎn)目前魚鷹采用狀態(tài)機(jī)處理，但是總感覺(jué)效率較低，后期看看能不能升個(gè)級(jí)啥的。2、因?yàn)闊o(wú)法實(shí)現(xiàn)幀隔離，所以一旦因?yàn)橛布蓴_啥的導(dǎo)致多或少接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，又或者數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤，那么再?gòu)木彺嬷械玫揭粠暾麛?shù)據(jù)就比較耗時(shí)了，所以狀態(tài)機(jī)一定要有自恢復(fù)機(jī)制，能夠繼續(xù)處理后續(xù)的數(shù)據(jù)幀。3、一旦數(shù)據(jù)處理比較慢，而剩余緩存空間不夠大，那么未處理的數(shù)據(jù)將自動(dòng)被DMA接收的新數(shù)據(jù)所覆蓋，所以緩存大小一定要有富余。4、一次發(fā)送的數(shù)據(jù)大于或等于緩存空間，那么in的值就有問(wèn)題，所以發(fā)送者發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)一定不能大于或等于緩存空間，切記這一點(diǎn)。 上面的第3點(diǎn)可以通過(guò)處理來(lái)提醒用戶緩存不夠（有些無(wú)法情況無(wú)法發(fā)覺(jué)），這個(gè)魚鷹在代碼中做了處理，各位可參考。而第四點(diǎn)一般不會(huì)出現(xiàn)，這是在設(shè)計(jì)DMA緩存時(shí)就會(huì)考慮的。
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