分享关于嵌入式软件中的串口收发队列设计方法

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。

02FIFO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。

#define UART1_IN_FIFO_SIZE 100 //接收串口队列的深度#define UART1_OUT_FIFO_SIZE 250 //发送串口队列的深度

//头文件函数列表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）;

//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。

编辑：jq