串口中断与环形队列——高级应用

前言

由于串口中断服务函数处理串口的数据寄存器的数据时，存储数据和处理数据需要一定的时间，所以接收数据的频率不能太快。为了解决这个问题，在中断服务函数中将串口的数据寄存器值存储在环形队列中，只做存储功能，处理数据的功能放在主函数中。这样一来，就不会遗漏任何一个字节的数据。

环形队列

串口的数据寄存器可以存放一个字节的数据，通过非空标志位触发中断，在中断服务函数中把数据存放在环形队列中，并清除标志位。等待下一次中断。环形队列就是一个蓄水池，不管数据多少，先装下不浪费。

环形队列程序设计

typedef struct
{
    uint32_t head;        //数组下标，指向队头
    uint32_t tail;        //数组下标，指向队尾
    uint32_t size;        //队列缓存长度（初始化时赋值）
    uint8_t *buffer;      //队列缓存数组（初始化时赋值）
} QueueType_t;

typedef enum
{
	QUEUE_OK = 0,       //队列正常
	QUEUE_ERROR,        //队列错误
	QUEUE_OVERLOAD,     //队列已满
	QUEUE_EMPTY         //队列已空
} QueueStatus_t;

/**
****************************************************************
* @brief   初始化（创建）队列，每个队列须先执行该函数才能使用
* @param   queue, 队列变量指针
* @param   buffer, 队列缓存区地址
* @param   size, 队列缓存区长度
* @return 
****************************************************************
*/
void QueueInit(QueueType_t *queue, uint8_t *buffer, uint32_t size)
{
    queue->buffer = buffer;
    queue->size = size;
    queue->head = 0;
    queue->tail = 0;
}

/**
****************************************************************
* @brief   压入数据到队列中
* @param   queue, 队列变量指针
* @param   data, 待压入队列的数据
* @return  压入队列是否成功
****************************************************************
*/
QueueStatus_t QueuePush(QueueType_t *queue, uint8_t data)
{
    uint32_t index = (queue->tail + 1) % queue->size;

    if (index == queue->head)
    {
        return QUEUE_OVERLOAD;
    }
    queue->buffer[queue->tail] = data;
    queue->tail = index;
    return QUEUE_OK;
}

/**
****************************************************************
* @brief   从队列中弹出数据
* @param   queue, 队列变量指针
* @param   pdata, 待弹出队列的数据缓存地址
* @return  弹出队列是否成功
****************************************************************
*/
QueueStatus_t QueuePop(QueueType_t *queue, uint8_t *pdata)
{
    if(queue->head == queue->tail)
    {
        return QUEUE_EMPTY;
    }

    *pdata = queue->buffer[queue->head];
    queue->head = (queue->head + 1) % queue->size;
    return QUEUE_OK;
}

/**
****************************************************************
* @brief   压入一组数据到队列中
* @param   queue, 队列变量指针
* @param   pArray, 待压入队列的数组地址
* @param   len, 待压入队列的元素个数
* @return  实际压入到队列的元素个数
****************************************************************
*/
uint32_t QueuePushArray(QueueType_t *queue, uint8_t *pArray, uint32_t len)
{
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        if(QueuePush(queue, pArray[i]) == QUEUE_OVERLOAD)
        {
            break;
        }
    }
    return i;
}

/**
****************************************************************
* @brief   从队列中弹出一组数据
* @param   queue, 队列变量指针
* @param   pArray, 待弹出队列的数据缓存地址
* @param   len, 待弹出队列的数据的最大长度
* @return  实际弹出数据的数量
****************************************************************
*/
uint32_t QueuePopArray(QueueType_t *queue, uint8_t *pArray, uint32_t len)
{
    uint32_t i;
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        if (QueuePop(queue, &pArray[i]) == QUEUE_EMPTY)
        {
            break;
        }
    }
    return i;
}

/**
****************************************************************
* @brief   获取队列中数据的个数
* @param   queue, 队列变量指针
* @return  队列中数据的个数
****************************************************************
*/
uint32_t QueueCount(QueueType_t *queue)
{
	if (queue->head <= queue->tail)
	{
		return queue->tail - queue->head;
	}
	
	return queue->size + queue->tail - queue->head;
}

/**
***********************************************************
* @brief 串口0中断服务函数
* @param
* @return 
***********************************************************
*/
void USART0_IRQHandler(void)
{
	if (usart_interrupt_flag_get(g_uartHwInfo.uartNo, USART_INT_FLAG_RBNE) != RESET)
	{
		usart_interrupt_flag_clear(g_uartHwInfo.uartNo, USART_INT_FLAG_RBNE);//清除标志位
		uint8_t uData = (uint8_t)usart_data_receive(g_uartHwInfo.uartNo);//接收数据
		pProcUartDataFunc(uData);//回调函数，将数据存入队列
	}
}
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