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[STM32F1] 例子 | 环形队列来实现串口数据接收

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 楼主| 药无尘 发表于 2022-10-31 09:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
串口, 串口数据, 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
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    1. typedef struct ringBuff{
      

    2.     unsigned int in;               //写入的位置
      

    3.     unsigned int out;              //读出的位置
      

    4.     unsigned char buffer[RING_BUFF_SIZE];     //数据域
      

    5. }stRingBuff;
    写一字节数据到队列
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  1. /**
    

  2.  - @brief:         寫一字節的數據到環形隊列
    

  3.  - @param[in]:     None
    

  4.  - @retval[out]:   None
    

  5.  - @note:            
    

  6.  - @author:       AresXu
    

  7.  - @version:      v1.0.0
    

  8. */
    

  9. char WriteOneByteToRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char data)
    

  10. {
    

  11.  if (ringBuf == NULL)
    

  12.     {
    

  13.         printf("pointer is null\r\n");
    

  14.         return;
    

  15.     }
    

  16.     
    

  17.     if(IsRingBufferFull(ringBuf))   //写之前先判断队列是否写满
    

  18.     {
    

  19.         return FALSE;
    

  20.     }
    


  21. 

  22.     ringBuf->buffer[ringBuf->in] = data;
    

  23.     ringBuf->in = (++ringBuf->in) % RING_BUFF_SIZE;    //防止越界
    

  24.  return TRUE;
    

  25. }
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

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  1. /**
    

  2.  - @brief:         判斷環形隊列是否满
    

  3.  - @param[in]:     None
    

  4.  - @retval[out]:   None
    

  5.  - @note:            
    

  6.  - @author:       AresXu
    

  7.  - @version:      v1.0.0
    

  8. */
    

  9. bool IsRingBufferFull(stRingBuff *ringBuf)
    

  10. {
    

  11.   if (ringBuf == NULL)
    

  12.     {
    

  13.         printf("pointer is null\r\n");
    

  14.         return;
    

  15.     }
    

  16.     
    

  17.     if(((ringBuf->in+1) % RING_BUFF_SIZE) == ringBuf->out)
    

  18.     {
    

  19. //  printf("Ring buffer is Full\r\n");
    

  20.         return TRUE;
    

  21.     }
    

  22.     return FALSE;
    

  23. }
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
93469635f2797d245d.png
读一字节的数据
复制
  1. /**
    

  2.  - @brief:         从環形隊列中读一字节数据
    

  3.  - @param[in]:     None
    

  4.  - @retval[out]:   None
    

  5.  - @note:            
    

  6.  - @author:       AresXu
    

  7.  - @version:      v1.0.0
    

  8. */
    

  9. char ReadOneByteFromRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *data)
    

  10. {
    

  11.  if (ringBuf == NULL)
    

  12.     {
    

  13.         printf("pointer is null\r\n");
    

  14.         return;
    

  15.     }
    

  16.     
    

  17.     if(IsRingBufferEmpty(ringBuf))    //读之前判断队列是否为空
    

  18.     {
    

  19.         return FALSE;
    

  20.     }
    


  21. 

  22.     *data = ringBuf->buffer[ringBuf->out];
    

  23.     ringBuf->out = (++ringBuf->out) % RING_BUFF_SIZE;    //防止越界
    


  24. 

  25.     return TRUE;
    

  26. }
判断队列是否为空 写入位置和读出位置相等时为空
复制
  1. /**
    

  2.  - @brief:        判斷環形隊列是否空
    

  3.  - @param[in]:     None
    

  4.  - @retval[out]:   None
    

  5.  - @author:       AresXu
    

  6.  - @version:      v1.0.0
    

  7. */
    

  8. bool IsRingBufferEmpty(stRingBuff *ringBuf)
    

  9. { 
    

  10.  if (ringBuf == NULL)
    

  11.     {
    

  12.         printf("pointer is null\r\n");
    

  13.         return;
    

  14.     }
    

  15.     
    

  16.     if(ringBuf->in == ringBuf->out)   //写入位置和读出位置相等时为空
    

  17.     {
    

  18. //  printf("Ring buffer is Empty\r\n");
    

  19.         return TRUE;
    

  20.     }
    

  21.     return FALSE;
    

  22. }
写多个字节到队列
复制
  1. /**
    

  2.  * @brief:         寫len個字節數據到環形隊列
    

  3.  * @param[in]:     None
    

  4.  * @retval[out]:   None
    

  5.  * @note:            
    

  6.  * @author:        AresXu
    

  7.  * @version:       v1.0.0
    

  8. */
    

  9. void WriteRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *writeBuf,unsigned int len)
    

  10. {
    

  11.     unsigned int i;
    

  12.  
    

  13.  if (ringBuf == NULL)
    

  14.     {
    

  15.         printf("pointer is null\r\n");
    

  16.         return;
    

  17.     }
    

  18.     
    

  19.     for(i = 0; i < len; i++)
    

  20.     {
    

  21.         WriteOneByteToRingBuffer(ringBuf,writeBuf[i]);
    

  22.     }
    

  23. }
从队列中读出多个字节
复制
  1. /**
    

  2.  * @brief:         從環形隊列讀出len個字節的數據
    

  3.  * @param[in]:     None
    

  4.  * @retval[out]:   None
    

  5.  * @note:            
    

  6.  * @author:       AresXu
    

  7.  * @version:      v1.0.0
    

  8. */
    

  9. void ReadRingBuffer(stRingBuff *ringBuf,char *readBuf,unsigned int len)
    

  10. {
    

  11.     unsigned int i;
    

  12.     
    

  13.  if (ringBuf == NULL)
    

  14.     {
    

  15.         printf("pointer is null\r\n");
    

  16.         return;
    

  17.     }
    

  18.     
    

  19.     for(i = 0; i < len; i++)
    

  20.     {
    

  21.         ReadOneByteFromRingBuffer(ringBuf,&readBuf[i]);
    

  22.     }
    

  23. }
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。
复制
  1. /**
    

  2.   * @brief:         獲取已經寫入的長度
    

  3.   * @param[in]:     None
    

  4.   * @retval[out]:   None
    

  5.   * @note:            
    

  6.   * @author:        AresXu
    

  7.   * @version:       v1.0.0
    

  8. */
    

  9. int GetRingBufferLength(stRingBuff *ringBuf)
    

  10. {
    

  11.     if (ringBuf == NULL)
    

  12.     {
    

  13.         printf("pointer is null\r\n");
    

  14.         return;
    

  15.     }
    


  16. 

  17.     return (ringBuf->in - ringBuf->out + RING_BUFF_SIZE) % RING_BUFF_SIZE;
    

  18. }
画个图，画画就可以知道为什么这样可以判断写入的长度。










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 楼主| 药无尘 发表于 2022-10-31 11:55 | 显示全部楼层
到STM32上测试
  • 串口接收部分：
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  1. static stRingBuff g_stRingBuffer = {0,0,0};
    

  2. static u8 g_recvFinshFlag = 0;
    


  3. 

  4. stRingBuff *GetRingBufferStruct(void)
    

  5. {
    

  6.  return &g_stRingBuffer;
    

  7. }
    


  8. 

  9. u8 *IsUsart1RecvFinsh(void)
    

  10. {
    

  11.  return &g_recvFinshFlag;
    

  12. }
    


  13. 

  14. void USART1_IRQHandler(void)                 //串口1中断服务程序
    

  15. {
    

  16.  u8 res;
    


  17. 

  18.  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)
    

  19.  {
    

  20.   res = USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据
    

  21.   WriteOneByteToRingBuffer(GetRingBufferStruct(),res); 
    

  22.     }
    

  23.  if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)        //空闲中断
    

  24.  {
    

  25.   USART_ReceiveData(USART1);           //清除空闲中断
    

  26.   g_recvFinshFlag = 1;                  //接收完成
    

  27.  }
    

  28. }
主函数：
复制
  1. int main(void)
    

  2. {  
    

  3.  char readBuffer[100];
    

  4.  u16 t;  
    

  5.  u16 len; 
    

  6.  u16 times = 0;
    

  7.  delay_init();       //延时函数初始化   
    

  8.  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
    

  9.  uart_init(115200);  //串口初始化为115200
    

  10.  LED_Init();        //LED端口初始化
    

  11.  KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口
    

  12.  
    

  13.  while(1)
    

  14.  {
    

  15.   times++;
    

  16.   if(*IsUsart1RecvFinsh())
    

  17.   {
    

  18.    ReadRingBuffer(GetRingBufferStruct(),readBuffer,GetRingBufferLength(GetRingBufferStruct()));
    

  19.    printf("%s",readBuffer);
    

  20.    memset(readBuffer,0,100);
    

  21.    *IsUsart1RecvFinsh() = 0;
    

  22.   }
    

  23.   if(times%500==0)
    

  24.    LED0=!LED0;
    

  25.   delay_ms(1);   
    

  26.  }  
    

  27. }
99476635f4737db25b.png

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averyleigh 发表于 2022-11-2 19:43 | 显示全部楼层
会不会出现数据重合的现象呢?              
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uytyu 发表于 2022-11-2 20:04 | 显示全部楼层
可以使用fifo来实现数据存入和读取，效果应该可以
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louliana 发表于 2022-11-2 20:23 | 显示全部楼层
如何实现ring buffer？         
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juliestephen 发表于 2022-11-2 20:57 | 显示全部楼层
通常采用逻辑上求余数的方法来实现环形队列。
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pentruman 发表于 2022-11-3 21:18 | 显示全部楼层
这个有完整的设计方案可以参考的吗？
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SantaBunny 发表于 2022-11-4 09:37 | 显示全部楼层
会出现数据重合的现象吗
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LLGTR 发表于 2022-11-4 16:53 | 显示全部楼层
什么情况下要用这种队列？感觉没有FIFO好用的样子。
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天天向善 发表于 2022-11-4 16:54 | 显示全部楼层
这种情况满了是不是容易造成数据丢失？
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MessageRing 发表于 2022-11-4 18:05 | 显示全部楼层
使用fifo来实现数据存入和读取也行
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Jacquetry 发表于 2022-11-5 18:32 | 显示全部楼层
感觉没有FIFO好用
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AloneKaven 发表于 2022-11-6 18:44 | 显示全部楼层
采用逻辑上求余数的方法来实现环形队列
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gygp 发表于 2022-11-9 16:11 | 显示全部楼层
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
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juliestephen 发表于 2022-11-10 15:39 | 显示全部楼层
这个怎么计算接收到了多少数据呢              
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AloneKaven 发表于 2022-11-11 17:45 | 显示全部楼层
用fifo来实现数据存入和读取也行
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