嵌入式软件中的串口收发队列设计方法
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01
前言
在嵌入式软件的开发中,串口是十分常用且基础的功能。在需要批量发送数据的场合,可以使用while循环等待发送完成标志位的方式,但是这种方式会占据主循环,影响效率。也可以采用dma的方式,但是dma在发送数据时非常高效,但是批量接收数据时,就很不灵活,特别是一些在串口数据中解析某种协议格式时,很不方便。下面介绍一种利用串口中断结合FIFO队列的串口数据收发方法,结合了不阻塞批量发与灵活接收的优点,特别适用于串口协议收发的使用场景。
02
FIFO队列
FIFO是英文First In First Out 的缩写,是一种先进先出的数据缓存器,顺序写入数据,顺序的读出数据,其数据地址由内部读写指针自动加1完成。相比于一个同等缓存大小的数值,FIFO就是多管理了一个先进先出的功能,方便串口数据的存入和读出。
Fifo在带操作系统的嵌入式软件中都有现成的实现,但是在基础的嵌入软件中,我们可以自己实现一个。
//头文件函数列表
FIFO_EXT u8 uart1infifo_data[UART1_IN_FIFO_SIZE];
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);
//获取串口1接收队列缓存数
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接收队列
void uart1infifo_Clear(void)
{
uart1infifo_front = UART1_IN_FIFO_SIZE -1;
uart1infifo_rear = uart1infifo_front;
// uart1infifo_count = 0;
}
//串口1接收队列入数据
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接收队列出数据
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);
}
}
为了节省篇幅,串口1发送队列就不详细描述了,在接收队列的基础上稍加修改即可。
03
中断收发串口
//串口发送函数
void SendDataToUart1(u8 * pData, u16 len)
{
u8 i;
//串口发送队列将慢,等待一下数据发送
while (1)
{
if (uart1outfifo_GetSpace() > len+5)
{
break;
}
else
{
i = 0;
}
}
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE); //关闭中断,防止队列的进出会同时进行
while (len --)
{
uart1outfifo_DataIn(*pData);
pData ++;
}
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);
}
//串口处理函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))
{
uart1infifo_DataIn(USART_ReceiveData(USART1));//接收数据并放入串口接收队列
//串口数据处理flag
}
else if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE))
{
if (uart1outfifo_count > 0)
{
USART_SendData(USART1, uart1outfifo_DataOut());//发队列取出数据放入串口发送寄存器
}
else
{
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);
}
}
}
04
串口数据处理
不定长数据包超时处理
在上节的“串口数据处理flag”处,加入超时的标记g_uartTimeOut = n;并在定时器中断中倒计时g_uartTimeOut,减到0后,产生数据包处理标志gb_needDealUartPkg = 1。主循环扫到gb_needDealUartPkg是1后,读出uart1infifo中的全部数据进行解包处理。
不定长数据包按内容格式处理
在上节的“串口数据处理flag”处,加入比对数据包格式的函数,当格式满足要求时,将整个数据包存入数据包队列(参照前面的串口数据接收函数,写一个接收队列,接收的数据为数据包结构体)。主循环扫描数据包队列的缓存数,有就去处理。
定长数据包处理
主循环中扫描uart1infifo_count,当达到定长后,读出uart1infifo中的定长数据进行解包处理。
/ The End /
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