2019年08月26日 | 基于STM32的串口数据环形缓冲队列

最近进行STM32开发，在处理大规模串口数据的时候，由于数据处理速度不够及时而出现掉包的问题，为此通过以下方案成功解决。

BTW：在串口循环发送一组数据的时候，应该在发送第一个字节之前也加上判断缓冲区是否为空。

正确形式如下：

//这个函数会循环执行

void stop(void){

//发送10给上位机，使其进入数据解调

float_data.d = 10 * 10000;

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,0xff);//发送开始帧标志位

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,float_data.s[3]);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,float_data.s[2]);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,float_data.s[1]);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,float_data.s[0]);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

USART_SendData(USART1,0x0e);//发送结束标志位

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

}

参考博客：基于stm32串口环形缓冲队列处理机制—入门级（单字节）

1. 环形缓冲队列

STM32串口在接收数据的时候，数据的处理速度小于数据接收的速度，造成数据丢包现象。

为此，引进串口环形缓冲区对未来得及处理的数据进行缓存，待系统空闲的时候进行处理。

环形缓冲区就是一个带“头指针”和“尾指针”的数组。头指针指向环形缓冲区中可读的数据，尾指针指向环形缓冲区中可写的缓冲空间。

缓冲区建立过程：

当串口接收到新的数组，则将数组保存到环形缓冲区中，同时将“尾指针”加1，以保存下一个数据；应用程序在读取数据时，“头指针”加1，以读取下一个数据。当“尾指针”超过数组大小，则“尾指针”重新指向数组的首元素，从而形成“环形缓冲区”！，有效数据区域在“头指针”和“尾指针”之间。

缓冲区构造：

#define MAX_SIZE  12//缓冲区大小

typedef struct 

{

  unsigned char head;        //缓冲区头部位置

  unsigned char tail;         //缓冲区尾部位置

  unsigned int ringBuf[MAX_SIZE]; //缓冲区数组

} ringBuffer_t;

ringBuffer_t buffer = {0,0,{0}};                 //定义一个结构体，并初始化

① 空队列：头指针head和尾指针tail都是指向数组的元素0

② 缓冲区满

当如果l加入队列，则缓冲队列处于满载状态，如图所示。

如果此时，接收到新的数据并需要保存，则tail需要归零，将接收到的数据存到数组的第一个元素空间，如果尚未读取缓冲数组的一个元素空间的数据，则此数据会被新接收的数据覆盖。同时head需要增加1，修改头节点偏移位置丢弃早期数据。

③ 缓冲区为空： tail和head相等

2. 环形缓冲队列的实现

ringbuffer.h

#ifndef _RINGBUFFER_H

#define _RINGBUFFER_H

#define BUFFER_MAX 6000//定义缓冲区大小

typedef struct{

unsigned int headPosition;//缓冲区头部位置

unsigned int tailPosition;

float ringBuf[BUFFER_MAX];//缓冲区数组

}ringBuffer_t;

void RingBuf_Write(float data);//向缓冲区写入一个字节

unsigned char RingBuf_Read(float* pData);//读取缓冲区一个字节的数据

unsigned char VoltageSend(void);

void stop(void);

#endif

ringbuffer.c:

#include "ringbuffer.h"

ringBuffer_t buffer = {0,0,{0}};

void RingBuf_Write(float data){//向缓冲区写入一个字节

buffer.ringBuf[buffer.tailPosition] = data;//从尾部追加

// printf("writeokrn");

if(++buffer.tailPosition >= BUFFER_MAX)//尾节点偏移

buffer.tailPosition = 0;//大于数组，最大长度归零，形成环形数组

//如果尾部节点追到头部节点，则修改头节点偏移位置丢弃早期数据

if(buffer.tailPosition == buffer.headPosition)

if(++buffer.headPosition >= BUFFER_MAX)

buffer.headPosition=0;

}

unsigned char RingBuf_Read(float* pData){//读取缓冲区一个字节的数据

if(buffer.headPosition == buffer.tailPosition){//头尾相接表示缓冲区数据为空

return 0;//读取失败返回0

}

else{

*pData = buffer.ringBuf[buffer.headPosition];//如果缓冲区非空则取头结点值并偏移头结点

if(++buffer.headPosition>=BUFFER_MAX)

buffer.headPosition = 0;

return 1;//读取成功返回1

}

}

main.c：关注核心代码即可

int main()

{

unsigned int totalSend = 0;

unsigned int datacount = 0;

SysTick_Init();

LED_Config();

USART1_Config();

NVIC_Config();

ADC1_Config();

DMA1Config();

PWM_Config();

// printf("hello,stoprn");

// printf("%drn",totalSend);

// printf("hello,stoprn");

while(1){

//从缓冲区取数据进行发送

if(datacount < 120){

if(!VoltageSend())//数据发送成功

{

totalSend++;

// printf("rn");

// printf("%drn",totalSend);

if(totalSend == 600){

delay_ms(100);

stop();

totalSend = 0;

datacount++;

//延时，等待上位机开启数据解调线程10ms

delay_s(6);

}

delay_ms(50);

}

}

}

}