队列的常见两种形式,普通队列和环形队列:

普通队列:

  

环形队列:

  

  当有大量数据的时候,我们不能存储所有的数据,那么计算机处理数据的时候,只能先处理先来的,那么处理完后呢,就会把数据释放掉,再处理下一个。那么,已经处理的数据的内存就会被浪费掉。因为后来的数据只能往后排队,如过要将剩余的数据都往前移动一次,那么效率就会低下了,肯定不现实,所以,环形队列就出现了。

队列头 (Head) :允许进行删除的一端称为队首。

队列尾 (Tail) :允许进行插入的一端称为队尾。

  环形队列的实现:在计算机中,也是没有环形的内存的,只不过是我们将顺序的内存处理过,让某一段内存形成环形,使他们首尾相连,简单来说,这其实就是一个数组,只不过有两个指针,一个指向列队头,一个指向列队尾。指向列队头的指针(Head)是缓冲区可读的数据,指向列队尾的指针(Tail)是缓冲区可写的数据,通过移动这两个指针(Head) &(Tail)即可对缓冲区的数据进行读写操作了,直到缓冲区已满(头尾相接),将数据处理完,可以释放掉数据,又可以进行存储新的数据了。

实现的原理:初始化的时候,列队头与列队尾都指向0,当有数据存储的时候,数据存储在‘0’的地址空间,列队尾指向下一个可以存储数据的地方‘1’,再有数据来的时候,存储数据到地址‘1’,然后队列尾指向下一个地址‘2’。当数据要进行处理的时候,肯定是先处理‘0’空间的数据,也就是列队头的数据,处理完了数据,‘0’地址空间的数据进行释放掉,列队头指向下一个可以处理数据的地址‘1’。从而实现整个环形缓冲区的数据读写。

  

看图,队列头就是指向已经存储的数据,并且这个数据是待处理的。下一个CPU处理的数据就是1;而队列尾则指向可以进行写数据的地址。当1处理了,就会把1释放掉。并且把队列头指向2。当写入了一个数据6,那么队列尾的指针就会指向下一个可以写的地址。

从队列到串口缓冲区的实现

  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。

  将接受的数据缓存一下,让处理的速度有些许缓冲,使得处理的速度赶得上接收的速度,上面又已经分析了普通队列与环形队列的优劣了,那么我们肯定是用环形队列来进行实现了。下面就是代码的实现:

①定义一个结构体:

typedef struct
{
u16 Head;
u16 Tail;
u16 Lenght;
u8 Ring_Buff[RINGBUFF_LEN];
}RingBuff_t;
RingBuff_t ringBuff;//创建一个ringBuff的缓冲区

void RingBuff_Init(void)
{
   //初始化相关信息
   ringBuff.Head = 0;
   ringBuff.Tail = 0;
   ringBuff.Lenght = 0;
}

 

接收到的数据写入ringBuff

u8 Write_RingBuff(u8 data)
{
if(ringBuff.Lenght >= RINGBUFF_LEN) //判断缓冲区是否已满
{
return FLASE;
}
ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Tail]=data;
//ringBuff.Tail++;
ringBuff.Tail = (ringBuff.Tail+)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法访问
ringBuff.Lenght++;
return TRUE;
}

从ringBuff读数据

u8 Read_RingBuff(u8 *rData)
{
if(ringBuff.Lenght == )//判断非空
{
return FLASE;
}
*rData = ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Head];//先进先出FIFO,从缓冲区头出
//ringBuff.Head++;
ringBuff.Head = (ringBuff.Head+)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法访问
ringBuff.Lenght--;
return TRUE;
}

对于读写操作需要注意的地方有两个:

1:判断队列是否为空或者满,如果空的话,是不允许读取数据的,返回FLASE。如果是满的话,也是不允许写入数据的,避免将已有数据覆盖掉。那么如果处理的速度赶不上接收的速度,可以适当增大缓冲区的大小,用空间换取时间。

2:防止指针越界非法访问,程序有说明,需要使用者对整个缓冲区的大小进行把握。

void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE); //清楚标志位
Write_RingBuff(USART_ReceiveData(USART1)); //读取接收到的数据
}
}

头文件

#define USER_RINGBUFF  1  //使用环形缓冲区形式接收数据
#if USER_RINGBUFF
/**如果使用环形缓冲形式接收串口数据***/
#define RINGBUFF_LEN 200 //定义最大接收字节数 200
#define FLASE 1
#define TRUE 0
void RingBuff_Init(void);
u8 Write_RingBuff(u8 data);
u8 Read_RingBuff(u8 *rData);
#endif

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