循环队列原理及在单片机串口通讯中的应用(二)

2021-08-16 15:29:53 浏览数 (1)

前言

书接上回,前文主要介绍了环形队列的实现原理以及C语言实现及测试过程,本文将回归到嵌入式平台的应用中,话不多说,淦,上干货!

实验目的

  • HAL库下串口的配置及使用
  • 环形队列在串口数据接收中的使用

硬件环境

  • falling-star board(自设计,下期开源资料,主控STM32f103RET6)

软件环境

  • keil5
  • cubemx

cubemx配置

1、 时钟的配置,

  无论什么平台,什么单片机,第一步,我想都是要搞清楚时钟,时钟是一切的根源,外部晶振选择根据自己的硬件焊接的晶振频率选择,最大频率,此处小飞哥选择的是72MHZ,这个一般越高越好,越高也就意味着功耗越大,当涉及到低功耗的时候,就要考虑不同阶段的时钟频率了。

2、串口配置

  主要配置参数见下图:

3、配置调试模式

  有时候,我们发现调试模式无法使用,那可能跟这个有关系,通过此配置,我们可以选择不同的模式,同时硬件设计主要注意IO引脚的占用情况。

4、代码生成配置

逻辑代码编写

  本次用到的硬件资源不多,cubemx配置也比较少,接下来主要编写环形队列在串口数据处理中的使用。

1、MCU串口接收代码编写

  在此之前,先来介绍个串口打印的方法,日常调试过程中,串口打印绝对是必不可少的利器,尤其是在一些安全芯片上,由于没法进行实时仿真,串口打印成了非常简便且有效定位bug的手段,直接看代码:

代码语言:javascript复制
#include "stdio.h"

#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
  int handle;
};

FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
  x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  while ((USART1->SR & 0X40) == 0)
    ; //循环发送,直到发送完
  USART1->DR = (uint8_t)ch;
  return ch;
}
#endif

#define useruart_printf_debug//产品调试完成后,只需要屏蔽此条宏定义,即可关闭串口打印功能

#ifdef useruart_printf_debug

#define uart_printf(format, args...) 
    do                               
    {                                
        printf(format, ##args);      
    } while (0)
#else
#define uart_printf(format, args...) 
    do                               
    {                                
    } while (0)
#endif

  串口接收中断编写:

代码语言:javascript复制
void UserUartInit(void)
{
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &UART_TXRX_Para.RxData, 1);
    /*初始化顺序循环队列*/
    InitQueue(&Q); 
}
//串口接收回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART1)
    {
        //数据插入队列中
        EnQueue(&Q, (DataType)UART_TXRX_Para.RxData);
    }
    //接收完一字节需要再次打开接收中断
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &UART_TXRX_Para.RxData, 1);
}

  串口接收数据处理,这部分比较简单,我们就在while中调用,有数据就去取出去,然后串口发送出来

代码语言:javascript复制
void SCQueue_MessageRecive(void)
{
    uint8_t data_temp;
    int data_len = 0;

//    data_len = QueueLength(&Q);
//    if (data_len)
  if(!QueueEmpty(Q))
    { 
    DeQueue(&Q, &data_temp);
        HAL_UART_Transmit(&huart1, &data_temp, 1, 100);
    }
}

2、环形队列数据处理测试

  • 附加标志法:

  为了更好的演示“转圈圈的效果”,我们先来写入,不进行读取,看看会发生什么事情:开始初始化队列为空,然后我们写入数据,当我们写入52字节数据时,实际入队列30字节,队列满后便不再接收数据。

  然后我们通过按键控制,每次读取一个字节,读取出几个字节,使得队列处于未满状态,可以看到队列头指针不断增加,不断追赶尾指针,满标志为0,当头指针小于尾指针的时候,是可以继续插入数据的。

  那当头指针追上尾指针的时候会发生什么事情呢?当数据全部取出的时候,头、尾指针相同,队列重新处于空状态,完成一个圆圈,当然这里是为了效果更明显,写满,全部读出,实际不会这样,队列的空间会比实际接受的数据大一些,不断存储、读取,形成“你追我赶”的追逐游戏,直到一帧数据结束。

  在实际使用过程中,为了加快数据处理速度,我们希望是能边写入边读取的,这样效率要比完全接收完成之后再做处理节省不少时间,接下来,进行测试边存储边读取的效果,理想的是应该在一个环里不断转圈:

自动接收,读取:

接收完成之后,按键读取数据:

  • 预留空间法

  预留空间法与附加标志法大致相同,区别在于,会有一个单位空间剩余作为判断满队列用,其他的过程都是一样的,就不做介绍了,主要看下区别,可以看到,最后一字节地址并未写入数据,但提示空间已满,无法继续写入,这也就是预留的一单位空间用于确定队列满状态,但也是会造成空间的浪费。

0 人点赞