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药无尘 发表于 2022-10-31 09:41

例子 | 环形队列来实现串口数据接收

说在前面码代码的应该学数据结构都学过队列。环形队列是队列的一种特殊形式，应用挺广泛的。因为有太多文章关于这方面的内容，理论知识可以看别人的，下面写得挺好的：STM32进阶之串口环形缓冲区实现代码实现
[*]环形队列数据结构
[*]typedef struct ringBuff{
    unsigned int in;               //写入的位置
    unsigned int out;            //读出的位置
    unsigned char buffer;   //数据域
}stRingBuff;写一字节数据到队列
/**
- @brief:         寫一字節的數據到環形隊列
- @param:   None
- @retval:   None
- @note:            
- @author:       AresXu
- @version:      v1.0.0
*/
char WriteOneByteToRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char data)
{
if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    if(IsRingBufferFull(ringBuf))   //写之前先判断队列是否写满
    {
      return FALSE;
    }

    ringBuf->buffer = data;
    ringBuf->in = (++ringBuf->in) % RING_BUFF_SIZE;    //防止越界
return TRUE;
}写入数据时要判断队列是否满，满了肯定就不能写入。
[*]判断队列是否写满

/**
- @brief:         判斷環形隊列是否满
- @param:   None
- @retval:   None
- @note:            
- @author:       AresXu
- @version:      v1.0.0
*/
bool IsRingBufferFull(stRingBuff *ringBuf)
{
if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    if(((ringBuf->in+1) % RING_BUFF_SIZE) == ringBuf->out)
    {
//printf("Ring buffer is Full\r\n");
      return TRUE;
    }
    return FALSE;
}当写满时，读写位置也是相等，无法判断是否写满。这种情况有两种办法解决：数据结构增加一个变量来计数写入数据的个数像这种((ringBuf->in+1) % RING_BUFF_SIZE) == ringBuf->out，空出一个字节来不写数据读一字节的数据/**
- @brief:         从環形隊列中读一字节数据
- @param:   None
- @retval:   None
- @note:            
- @author:       AresXu
- @version:      v1.0.0
*/
char ReadOneByteFromRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *data)
{
if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    if(IsRingBufferEmpty(ringBuf))    //读之前判断队列是否为空
    {
      return FALSE;
    }

    *data = ringBuf->buffer;
    ringBuf->out = (++ringBuf->out) % RING_BUFF_SIZE;    //防止越界

    return TRUE;
} 判断队列是否为空 写入位置和读出位置相等时为空/**
- @brief:      判斷環形隊列是否空
- @param:   None
- @retval:   None
- @author:       AresXu
- @version:      v1.0.0
*/
bool IsRingBufferEmpty(stRingBuff *ringBuf)
{
if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    if(ringBuf->in == ringBuf->out)   //写入位置和读出位置相等时为空
    {
//printf("Ring buffer is Empty\r\n");
      return TRUE;
    }
    return FALSE;
}
写多个字节到队列/**
* @brief:         寫len個字節數據到環形隊列
* @param:   None
* @retval:   None
* @note:            
* @author:      AresXu
* @version:       v1.0.0
*/
void WriteRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *writeBuf,unsigned int len)
{
    unsigned int i;

if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
      WriteOneByteToRingBuffer(ringBuf,writeBuf);
    }
}从队列中读出多个字节/**
* @brief:         從環形隊列讀出len個字節的數據
* @param:   None
* @retval:   None
* @note:            
* @author:       AresXu
* @version:      v1.0.0
*/
void ReadRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *readBuf,unsigned int len)
{
    unsigned int i;
   
if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }
   
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
      ReadOneByteFromRingBuffer(ringBuf,&readBuf);
    }
}获取已经写入队列的数据长度 有这个方便知道接收完了要从队列中读出多少个数据。/**
* @brief:         獲取已經寫入的長度
* @param:   None
* @retval:   None
* @note:            
* @author:      AresXu
* @version:       v1.0.0
*/
int GetRingBufferLength(stRingBuff *ringBuf)
{
    if (ringBuf == NULL)
    {
      printf("pointer is null\r\n");
      return;
    }

    return (ringBuf->in - ringBuf->out + RING_BUFF_SIZE) % RING_BUFF_SIZE;
}画个图，画画就可以知道为什么这样可以判断写入的长度。

药无尘 发表于 2022-10-31 11:55

到STM32上测试
[*]串口接收部分：
static stRingBuff g_stRingBuffer = {0,0,0};
static u8 g_recvFinshFlag = 0;

stRingBuff *GetRingBufferStruct(void)
{
return &g_stRingBuffer;
}

u8 *IsUsart1RecvFinsh(void)
{
return &g_recvFinshFlag;
}

void USART1_IRQHandler(void)               //串口1中断服务程序
{
u8 res;

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
res = USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据
WriteOneByteToRingBuffer(GetRingBufferStruct(),res);
    }
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)      //空闲中断
{
USART_ReceiveData(USART1);         //清除空闲中断
g_recvFinshFlag = 1;                  //接收完成
}
} 主函数：
int main(void)
{
char readBuffer;
u16 t;
u16 len;
u16 times = 0;
delay_init();       //延时函数初始化   
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200);//串口初始化为115200
LED_Init();      //LED端口初始化
KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口

while(1)
{
times++;
if(*IsUsart1RecvFinsh())
{
   ReadRingBuffer(GetRingBufferStruct(),readBuffer,GetRingBufferLength(GetRingBufferStruct()));
   printf("%s",readBuffer);
   memset(readBuffer,0,100);
   *IsUsart1RecvFinsh() = 0;
}
if(times%500==0)
   LED0=!LED0;
delay_ms(1);   
}
}

averyleigh 发表于 2022-11-2 19:43

会不会出现数据重合的现象呢?            

uytyu 发表于 2022-11-2 20:04

可以使用fifo来实现数据存入和读取，效果应该可以

louliana 发表于 2022-11-2 20:23

如何实现ring buffer？         

juliestephen 发表于 2022-11-2 20:57

通常采用逻辑上求余数的方法来实现环形队列。

pentruman 发表于 2022-11-3 21:18

这个有完整的设计方案可以参考的吗？

SantaBunny 发表于 2022-11-4 09:37

会出现数据重合的现象吗

LLGTR 发表于 2022-11-4 16:53

什么情况下要用这种队列？感觉没有FIFO好用的样子。

天天向善 发表于 2022-11-4 16:54

这种情况满了是不是容易造成数据丢失？

MessageRing 发表于 2022-11-4 18:05

使用fifo来实现数据存入和读取也行

Jacquetry 发表于 2022-11-5 18:32

感觉没有FIFO好用

AloneKaven 发表于 2022-11-6 18:44

采用逻辑上求余数的方法来实现环形队列

gygp 发表于 2022-11-9 16:11

缓冲数据。最常见的就是串口接收数据，搞一个环形buf队列，收到数据就放到这个队列中

juliestephen 发表于 2022-11-10 15:39

这个怎么计算接收到了多少数据呢            

AloneKaven 发表于 2022-11-11 17:45

用fifo来实现数据存入和读取也行

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