本文主要是介绍一个免锁环形缓冲区的实现，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
面是串口DMA+环形缓冲区的实现，数据收发是异步的，不需要死等。
关于环形缓冲区参考:
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http://blog.csdn.net/jieffantfyan/article/details/53572103
实现原理
程序是在串口中断收发方式的基础上设计的，应用层通过环形缓冲区进行串口数据读取，环形缓冲区作为一级缓存，增加DMA作为二级缓存。相对中断方式这种设计可以减少串口进入中断的次数，尤其是在高速波特率的情况下。由于使用DMA收发数据时，必须预设好发送/接收地址、长度等信息，软件内为DMA开辟了16个字节数组作为缓冲区。当发送环形缓存区内有数据需要发送时，程序将前16字节(如果不足则复制实际长度并重新设置DMA发送长度)复制到DMA发送缓冲区内并启动发送，数据发送完成之后将余下的数据按同样的方法复制到DMA发送缓冲区直至数据发送完成。而对于接收来说，处理比发送麻烦一些，需要两个中断服务程序配合，当DMA接收完成16字节之后，软件将这些数据写入到接收环形缓冲区内，以便应用程序读取。因为软件中将DMA接收缓存长度设置为16字节，即DMA必须连续接收到16字节才会进入中断服务程序，但多数情况下接收到的数据长度不可能全是16字节的倍数，比如MCU只收到10字节之后的一段时间内再也收不到数据了。对于这种情况可以使用定时器配合检测，一旦发现长时间收不到串口的数据则将DMA接收缓冲区的数据全部提取出来。由于STM32单片机提供了空闲中断，我们可以利用这个机制解决上述问题，当产生空闲中断时，意味着已经没有数据接收了，这时候则将DMA接收缓冲内的数据提取出来。
外部接口声明
下面将串口的初始化、读、写接口抽象出来。
/******************************************************************************
* Copyright (C) 2016, roger
* All rights reserved.
*
* 文件名称: tty.h
* 摘 要：控制台驱动
*
* 当前版本: 3.0
* 作 者: roger
* 完成日期: 2016-09-24
*
* 取代版本: 2.0
* 原作者 : roger
* 完成日期: 2015-07-08
******************************************************************************/
#ifndef _TTY_H_
#define _TTY_H_
#define TTY_BAUDRATE 115200 /*波特率 ------------*/
#define TTY_TXBUF_SIZE 256 /*发送缓冲区长度 -----*/
#define TTY_RXBUF_SIZE 256 /*接收缓冲区长度 -----*/
#define TTY_DMA_TX_LEN 10 /*DMA 发送缓冲区 ----*/
#define TTY_DMA_RX_LEN 10 /*DMA 接收缓冲区 ----*/
#define TTY_USE_DMA 1 /*启用DMA -----------*/
/* Exported Structs ---------------------------------------------------------*/
typedef struct
{
void (*init)(void); /*初始化 --------*/
unsigned int (*write)(void *buf, unsigned int len); /*数据写 --------*/
unsigned int (*read) (void *buf, unsigned int len); /*读数据 --------*/
void (*puts)(const char *str); /*输入一个字符串 */
void (*clr)(void); /*清除接收缓冲区 */
unsigned int (*buflen)(void); /*接收缓冲区的长度*/
void (*printf)(const char *format, ...); /*格式化打印 ----*/
}tty_t;
/* Exported variables ------------------------------------------------------- */
extern const tty_t tty;
#endif
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接口实现 ##‘
/******************************************************************************
* Copyright (C) 2016, roger
* All rights reserved.
*
* 文件名称: tty.c
* 摘 要：打印串口驱动
*
* 当前版本: 3.0
* 作 者: roger
* 完成日期: 2016-09-24
*
* 取代版本: 2.0
* 原作者 : roger
* 完成日期: 2015-07-08
******************************************************************************/
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tty.h"
#include "ringbuffer.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
static unsigned char rxbuf[TTY_TXBUF_SIZE]; /*接收缓冲区 ------------*/
static unsigned char txbuf[TTY_RXBUF_SIZE]; /*发送缓冲区 ------------*/
static ring_buf_t ringbuf_send, ringbuf_recv; /*收发缓冲区管理 ---------*/
#if TTY_USE_DMA == 1
static unsigned char dma_tx_buf[TTY_DMA_TX_LEN];/*DMA发送缓冲区 ---------*/
static unsigned char dma_rx_buf[TTY_DMA_RX_LEN];/*DMA接收缓冲区 ---------*/
#endif
/*******************************************************************************
* 函数名称：port_conf
* 功能描述：打印串口配置(PD8->USART3_TX, PD9->USART3_RX)
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
static void port_conf(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/*console串口引脚配置 ----------------------------------------------------*/
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_USART3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART3);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：DMA_Conf
* 功能描述: 串口DMA配置(DMA1_Channel4_Stream1->USART3_RX,
* DMA1_Channel4_Stream3->USART3_TX)
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
#if TTY_USE_DMA == 1
static void DMA_Conf(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_Structure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* Enable DMA clock */
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Stream1);
DMA_DeInit(DMA1_Stream3);
while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE){}
while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3) != DISABLE){}
/*配置串口3接收流 */
DMA_Structure.DMA_Channel = DMA_Channel_4; /*DMA1通道4*/
DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);
DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_rx_buf;
DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; /*外设到内存*/
DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_rx_buf);
DMA_Structure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_Structure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_Structure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_Structure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; /*循环模式*/
DMA_Structure.DMA_Priority = DMA_Priority_Low;
DMA_Structure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_Structure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
DMA_Structure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
DMA_Structure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
DMA_Init(DMA1_Stream1, &DMA_Structure);
/*配置串口3发送流 */
DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);
DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_tx_buf;
DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; /*内存到外设*/
DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_tx_buf);
DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; /*正常模式 -*/
DMA_Init(DMA1_Stream3, &DMA_Structure);
/* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */
DMA_ITConfig(DMA1_Stream1, DMA_IT_TC, ENABLE);
//DMA_ITConfig(DMA1_Stream3, DMA_IT_TC, ENABLE);
/* DMA Stream enable */
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE); /*使能接收流*/
/* Enable the DMA Stream IRQ Channel */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream3_IRQn;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
#endif
/*******************************************************************************
* 函数名称：uart_conf
* 功能描述：TTY 串口配置
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
static void uart_conf(void)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
USART_DeInit(USART3);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = TTY_BAUDRATE;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
ring_buf_create(&ringbuf_send, txbuf, sizeof(txbuf));/*初始化环形缓冲区 --*/
ring_buf_create(&ringbuf_recv, rxbuf, sizeof(rxbuf));
#if TTY_USE_DMA == 1
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); /*开启DMA请求 --------*/
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_IDLE, ENABLE); /*打开空闲中断处理DMA接收 -------*/
#else
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);
#endif
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_ERR, ENABLE);
USART_Cmd(USART3, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：init
* 功能描述：打印驱动初始化
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
static void init(void)
{
port_conf();
uart_conf();
#if TTY_USE_DMA == 1
DMA_Conf();
#endif
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：send
* 功能描述：向串口发送缓冲区内写入数据
* 输入参数：buf - 缓冲区
* len - 缓冲区长度
* 返 回 值：实际写入长度(如果此时缓冲区满,则返回len)
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
static unsigned int send(void *buf, unsigned int len)
{
#if TTY_USE_DMA == 1
unsigned int ret;
ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, buf, len);
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, ENABLE);
return ret;
#else
unsigned int ret;
ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, (unsigned char *)buf, len);
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, ENABLE);
return ret;
#endif
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：recv
* 功能描述：读取tty接收缓冲区的数据
* 输入参数：buf - 缓冲区
* len - 缓冲区长度
* 返 回 值：(实际读取长度)如果接收缓冲区的有效数据大于len则返回len否则返回缓冲
* 区有效数据的长度
* 作 者：roger.luo
******************************************************************************/
unsigned int recv(void *buf, unsigned int len)
{
return ring_buf_get(&ringbuf_recv, (unsigned char *)buf, len);
}
#if TTY_USE_DMA == 1
/*******************************************************************************
* 函数名称：DMA1_Stream1_IRQHandler
* 功能描述：TTY串口DMA接收完成中断
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1) != RESET)
{
ring_buf_put(&ringbuf_recv, dma_rx_buf, sizeof(dma_rx_buf));
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1);
}
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：DMA1_Stream3_IRQHandler
* 功能描述：TTY串口DMA发送完成中断
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
/*void DMA1_Stream3_IRQHandler(void)
{
unsigned int len;
if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3) != RESET)
{
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3);
if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))
{
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len);
DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
}
else sending = 0;
}
}*/
#endif
/*******************************************************************************
* 函数名称：USART3_IRQHandler
* 功能描述：串口1收发中断
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
void USART3_IRQHandler(void)
{
#if TTY_USE_DMA == 1
uint16_t len, retry = 0;
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET ||
USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_FE) != RESET)
{
/*获取DMA缓冲区内的有效数据长度 --------------------------------------*/
len = sizeof(dma_rx_buf) - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
ring_buf_put(&ringbuf_recv,dma_rx_buf, len); /*将数据放入接收缓冲区*/
while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE && retry++ < 100){}
/*复位DMA当前计数器值 ------------------------------------------------*/
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, sizeof(dma_rx_buf));
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
DMA_ClearFlag(DMA1_Stream1, DMA_FLAG_TCIF1); /*清除传输完成标志,否则会进入传输完成中断*/
len = USART3->DR; /*清除中断标志 -------*/
}
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TC) != RESET)
{
if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))
{
DMA_Cmd(DMA1_Stream3, DISABLE);
DMA_ClearFlag(DMA1_Stream3, DMA_FLAG_TCIF3);
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len);
DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);
}
else
{
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, DISABLE);
}
}
#else
unsigned char data;
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
data = USART_ReceiveData(USART3);
ring_buf_put(&ringbuf_recv,&data, 1); /*将数据放入接收缓冲区*/
}
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TXE) != RESET)
{
if (ring_buf_get(&ringbuf_send, &data, 1)) /*从缓冲区中取出数据---*/
{
USART_SendData(USART3, data);
}
else
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, DISABLE);
}
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_FE) != RESET)
{
data = USART_ReceiveData(USART3);
}
#endif
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：putstr
* 功能描述：输出一个字符串
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
static void putstr(const char *str)
{
send((void *)str, strlen(str));
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：clear
* 功能描述：清除接收缓冲区的数据
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
static void clear(void)
{
ring_buf_clr(&ringbuf_recv);
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：buflen
* 功能描述：清除接收缓冲区的数据
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
static unsigned int buflen(void)
{
return ring_buf_len(&ringbuf_recv);
}
/*******************************************************************************
* 函数名称：print
* 功能描述：格式化打印输出
* 输入参数：none
* 返 回 值：none
******************************************************************************/
static void print(const char *format, ...)
{
va_list args;
char buf[256];
va_start (args, format);
vsprintf (buf, format, args);
va_end (args);
putstr(buf);
}
/*外部接口定义 --------------------------------------------------------------*/
extern const tty_t tty =
{
init,
send,
recv,
putstr,
clear,
buflen,
print
};
---------------------
作者：魔罗
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/jieffantfyan/article/details/52675299
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这篇关于一个免锁环形缓冲区的实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
