24、USART 使用 ringbuffer 实现无阻塞的读写
在使用串口的使用中，由于速率比较低，因此数据的收发都比较占用资源。尤其是数据的输入，因为在程序的执行过
程中无法预知到底何时才有数据过来，采用中断的方式去实现接收也有弊端，当需要解析帧协议时需要不断的去判断是
否有足够一帧的数据，而且在发送过程中也无法实现无阻塞。从而浪费了大量的 CPU 资源。这里采用一种
ringbuffer 的方式去实现无阻塞的收发，发送数据时只需要数据写入 buffer 即可，不需要等待完全发送完毕才
退出。接收数据时，可以先判断缓存中是否有足够的数据，再去取出缓存的数据。而且在没有数据的时候，即使调用
getchar，也不会阻塞。因此使用起来比较方便。代码的实现比较简单，很容易就能移植到其他的平台。
usart 初始化与接口函数
#include "includes.h"
static tRingBuffer RingBufferUART1TX;
static tRingBuffer RingBufferUART1RX;
unsigned int IrqCntUart1;
static int usart_getchar(void)
{
return RingBufferGet(&RingBufferUART1RX);
}
static void usart_putchar(uint8_t ch)
{
RingBufferPut(&RingBufferUART1TX, ch, 1);
}
static void usart_putstring(uint8_t *str)
{
while (*str != 0)
{
usart_putchar(*str);
str++;
}
}
/* usart 接收缓存中剩余数据 */
int usart_available(void)
{
return RingBufferFillLevel(&RingBufferUART1RX);
}
static int lastChar = -1;
int get_char(void) // 读取一个 Byte, 如果缓存为空, 返回 -1
{
if (lastChar < 0)
{
return usart_getchar();
}
else
{
int c = lastChar;
lastChar = -1;
return c;
}
}
void usart_flush(void)
{
while (RingBufferFillLevel(&RingBufferUART1TX) != 0);
}
void print(const char *fmt, ...)
{
char buf[128];
va_list vlist;
va_start(vlist, fmt);
vsnprintf(buf, sizeof(buf) - 1, fmt, vlist);
usart_putstring((unsigned char *)buf);
va_end(vlist);
}ringbuffer.h
#ifndef RINGBUFFER_H_
#define RINGBUFFER_H_
typedef struct
{
volatile int Read, Write, Overrun;
unsigned char Buffer[128];
void (*CallBack)(void);
}tRingBuffer;
void RingBufferInit(tRingBuffer *rb, void (*callback)(void));
int RingBufferSize(tRingBuffer *rb);
int RingBufferFillLevel(tRingBuffer *rb);
void RingBufferPut(tRingBuffer *rb, unsigned char c, int block);
void RingBufferPutBlock(tRingBuffer *rb, unsigned char *data, int dataLen, int block);
int RingBufferGet(tRingBuffer *rb);
int RingBufferPeek(tRingBuffer *rb);
#endif /* RINGBUFFER_H_ */
#include "includes.h"
void RingBufferInit(tRingBuffer *rb, void (*callback)(void))
{
rb->Read = 0;
rb->Write = 0;
rb->Overrun = 0;
rb->CallBack = callback;
}
int RingBufferSize(tRingBuffer *rb)
{
return sizeof(rb->Buffer);
}
int RingBufferFillLevel(tRingBuffer *rb)
{
return (rb->Write - rb->Read + RingBufferSize(rb)) % RingBufferSize(rb);
}
void RingBufferPut(tRingBuffer *rb, unsigned char c, int block)
{
if (block)
{
while (RingBufferFillLevel(rb) + 1 == RingBufferSize(rb));
}
else
{
if (RingBufferFillLevel(rb) + 1 == RingBufferSize(rb))
{
rb->Overrun++;
return;
}
}
rb->Buffer[rb->Write] = c;
if (rb->Write + 1 == RingBufferSize(rb))
{
rb->Write = 0;
}
else
{
rb->Write++;
}
if (rb->CallBack)
{
rb->CallBack();
}
}
void RingBufferPutBlock(tRingBuffer *rb, unsigned char *data, int dataLen, int block)
{
if (block)
{
while (RingBufferFillLevel(rb) + dataLen >= RingBufferSize(rb));
}
else
{
if (RingBufferFillLevel(rb) + dataLen >= RingBufferSize(rb))
{
rb->Overrun += dataLen;
if (rb->CallBack)
{
rb->CallBack();
}
return;
}
}
int free1 = RingBufferSize(rb) - rb->Write;
if (dataLen <= free1)
{
memcpy(rb->Buffer + rb->Write, data, dataLen);
if (rb->Write + dataLen == RingBufferSize(rb))
{
rb->Write = 0;
}
else
{
rb->Write += dataLen;
}
}
else
{
memcpy(rb->Buffer + rb->Write, data, free1);
int len2 = dataLen - free1;
memcpy(rb->Buffer, data + free1, len2);
rb->Write = len2;
}
if (rb->CallBack)
{
rb->CallBack();
}
}
int RingBufferGet(tRingBuffer *rb)
{
if (rb->Read == rb->Write)
{
return -1;
}
else
{
unsigned char c = rb->Buffer[rb->Read];
if (rb->Read + 1 == RingBufferSize(rb))
{
rb->Read = 0;
}
else
{
rb->Read++;
}
return c;
}
}
int RingBufferPeek(tRingBuffer *rb)
{
if (rb->Read == rb->Write)
{
return -1;
}
else
{
int c = rb->Buffer[rb->Read];
return c;
}
}
使用 ：
1、调用 debug_usart_init() 初始化串口和收发 ringbuffer
2、调用 get_char() 函数读取一个字节的数据, 该函数不会阻塞, 如果返回 -1 表示缓存中没有数据
3、调用 print() 发送数据, 该函数不会等到发送完成才返回, 只是将数据写入 buffer, 后面会自己去开启发
送中断函数完成发送。如果确实需要等到发送完成, 可以调用 usart_flush 函数。