FIFO队列的串口数据收发方法

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。

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。

#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){  u8i;  //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。

原文标题：嵌入式软件中的串口收发队列设计方法

文章出处：【微信公众号：FPGA之家】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

审核编辑：彭静