如何使用队列实现STM32串口环形缓冲？

队列

  要实现队列环形缓冲，还需要一定的数据结构知识。队列是一种重要的数据结构，特点是FIFO（先进先出）的形式，在队首（front）出队，在队尾（rear）入队；
  队列的实现可以用数组（顺序存储结构）和链表（链式存储结构）实现，但使用链表会产生额外的开销（存在指针域），对于单片机这类存储容量有限的微处理器，不是很实用。所以我们一般使用数组来实现队列。但是一般的队列也会存在溢出，无法重复利用空间。因为rear一直在增加，直到数组的容量最大值就无法使用了，所以环形队列就出现了。所以，当队列的数据存满了之后，就必须有出队元素，新的元素才能继续入队。





串口环形缓冲的好处

  串口环形缓冲区收发：在很多入门级教程中，我们知道的串口收发都是：接收一个数据，触发中断，然后把数据发回来。这种处理方式是没有缓冲的，当数量太大的时候，亦或者当数据接收太快的时候，我们来不及处理已经收到的数据，那么，当再次收到数据的时候，就会将之前还未处理的数据覆盖掉。那么就会出现丢包的现象了，对我们的程序是一个致命的创伤。
代码实现

首先来实现队列

学习过数据结构的同学都知道，队列需要队首front，队尾rear两个指针。

#define buff_size 500//buff容量


typedef struct buff
{
    u16 front;
    u16 rear;
    u16 lenth;
    u8 ring_buff[buff_size];
}queue;


queue ringbuff;//定义一个结构体变量


u8 write_buff(u8 data)//入队
{
    if((ringbuff.rear+1)%buff_size==ringbuff.front)
    {
        return 0;
    }
    ringbuff.ring_buff[ringbuff.rear]=data;
    ringbuff.rear=(ringbuff.rear+1)%buff_size;
    ringbuff.lenth++;
        return 1;
}


u8 read_buff(u8 *rdata)//出队
{
    if(ringbuff.rear==ringbuff.front)
    {
        return 0;
    }
    *rdata=ringbuff.ring_buff[ringbuff.front];
    ringbuff.front=(ringbuff.front+1)%buff_size;
    ringbuff.lenth--;
        return 1;
}


void init_buff(void)//初始化队列
{
    ringbuff.front=0;
    ringbuff.rear=0;
    ringbuff.lenth=0;
}
第二点就是做数据转存，方便我们处理数据。

所有数据都在ringbuff里面，这次的数据还没来得及读取处理，下一次的数据又发来了，那么我要处理上一次接收到的数据该怎么办？
应该把上一次接收到的数据读取到一个buff里面，再处理；可以保证缓冲区有可用空间；
但是有三个问题需要注意：
①读取上一次接收到的数据，怎么判断读取完成？
以0x0d 0x0a结尾来判断；
②是否需要一个buff在存储每次接收到的数据。
用一个处理buff来存储；
③接收到一个读取一个还是接收完成读取？
串口中断接收完成后，一次读取完整的数据（0x0d 0x0a）；

void move_data(void)
{
        //将ringbuff的数据读取到buff里面，处理一次完整的数据
        while(!ok_flag)
        {       
                if(read_buff(&data))//缓冲非空
                {
                        buff=data;
                        if(buff==0x0A&&buff[i-1]==0x0D)//读取到完整的数据，以0x0d 0x0a结尾
                        {
                                ok_flag=1;
                                len=i-1;
                                i=0;
                        }
                        else
                        {
                                i++;
                        }               
                }               
        }
}
以上代码的关键部分已经实现了，我们接下来就是进行测试了。
测试

我们在main函数里延时4ms，串口调试助手每1ms发送一次数据，测试缓冲功能；





Send: 4044
Receive: 4044
缓冲测试成功。