01

前言

在嵌入式軟件的開發中，串口是十分常用且基礎的功能。在需要批量發送數據的場合，可以使用while循環等待發送完成標志位的方式，但是這種方式會占據主循環，影響效率。也可以采用dma的方式，但是dma在發送數據時非常高效，但是批量接收數據時，就很不靈活，特別是一些在串口數據中解析某種協議格式時，很不方便。下面介紹一種利用串口中斷結合FIFO隊列的串口數據收發方法，結合了不阻塞批量發與靈活接收的優點，特別適用于串口協議收發的使用場景。

02

FIFO隊列

FIFO是英文First In First Out 的縮寫，是一種先進先出的數據緩存器，順序寫入數據，順序的讀出數據，其數據地址由內部讀寫指針自動加1完成。相比于一個同等緩存大小的數值，FIFO就是多管理了一個先進先出的功能，方便串口數據的存入和讀出。

Fifo在帶操作系統的嵌入式軟件中都有現成的實現，但是在基礎的嵌入軟件中，我們可以自己實現一個。

#define UART1_IN_FIFO_SIZE   100 //接收串口隊列的深度#define UART1_OUT_FIFO_SIZE 250 //發送串口隊列的深度
//頭文件函數列表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接收隊列入數據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接收隊列出數據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);  }}

為了節省篇幅，串口1發送隊列就不詳細描述了，在接收隊列的基礎上稍加修改即可。

03

中斷收發串口

//串口發送函數 void SendDataToUart1(u8 * pData, u16 len){  u8i;  //串口發送隊列將慢，等待一下數據發送  while(1){  if(uart1outfifo_GetSpace()>len+5)  {        break;      }      else      {        i = 0;      }    }    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);  //關閉中斷，防止隊列的進出會同時進行    while (len --)    {          uart1outfifo_DataIn(*pData);      pData ++;    }      USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);}
//串口處理函數void USART1_IRQHandler(void){  if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))  {    uart1infifo_DataIn(USART_ReceiveData(USART1));//接收數據并放入串口接收隊列  //串口數據處理flag  }  else if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE))  {    if (uart1outfifo_count > 0)    {      USART_SendData(USART1, uart1outfifo_DataOut());//發隊列取出數據放入串口發送寄存器}else {      USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);    }  }}

04

串口數據處理

不定長數據包超時處理

在上節的“串口數據處理flag”處，加入超時的標記g_uartTimeOut = n；并在定時器中斷中倒計時g_uartTimeOut，減到0后，產生數據包處理標志gb_needDealUartPkg = 1。主循環掃到gb_needDealUartPkg是1后，讀出uart1infifo中的全部數據進行解包處理。

不定長數據包按內容格式處理

?在上節的“串口數據處理flag”處，加入比對數據包格式的函數，當格式滿足要求時，將整個數據包存入數據包隊列（參照前面的串口數據接收函數，寫一個接收隊列，接收的數據為數據包結構體）。主循環掃描數據包隊列的緩存數，有就去處理。

定長數據包處理

主循環中掃描uart1infifo_count，當達到定長后，讀出uart1infifo中的定長數據進行解包處理。

原文標題：嵌入式軟件中的串口收發隊列設計方法

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