分享關(guān)于嵌入式軟件中的串口收發(fā)隊列設(shè)計方法

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)時非常高效，但是批量接收數(shù)據(jù)時，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，很不方便。下面介紹一種利用串口中斷結(jié)合FIFO隊列的串口數(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，特別適用于串口協(xié)議收發(fā)的使用場景。

02FIFO隊列

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。相比于一個同等緩存大小的數(shù)值，F(xiàn)IFO就是多管理了一個先進(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)成的實現(xiàn)，但是在基礎(chǔ)的嵌入軟件中，我們可以自己實現(xiàn)一個。

#define UART1_IN_FIFO_SIZE 100 //接收串口隊列的深度#define UART1_OUT_FIFO_SIZE 250 //發(fā)送串口隊列的深度

//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)送隊列就不詳細(xì)描述了，在接收隊列的基礎(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）{ u8 i; //串口發(fā)送隊列將慢，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，防止隊列的進(jìn)出會同時進(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)包超時處理

在上節(jié)的“串口數(shù)據(jù)處理flag”處，加入超時的標(biāo)記g_uartTimeOut = n；并在定時器中斷中倒計時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，將整個數(shù)據(jù)包存入數(shù)據(jù)包隊列（參照前面的串口數(shù)據(jù)接收函數(shù)，寫一個接收隊列，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。

編輯：jq