STM32F407学习记录（四）环形缓冲区

本质上是一个首尾相连的固定大小数组。它通过两个指针读指针Head和写指针Tail在数组内循环移动实现对数据的顺序存取。缓冲区实现包含4要素typedef struct { uint8_t *buffer; // 指向存储区的指针 uint32_t head; // 读指针指向下一个要被读出的数据 uint32_t tail; // 写指针指向下一个要存入的位置 uint32_t size; // 缓冲区总大小为了效率通常设为 2 的幂 } ring_buffer_t;写操作逻辑就是往ring_buffer数组中tail所指向位置写入一个数据然后tail移动至下一个需要写入的位置。例如往环形缓冲区中写入2、0、2、6四个数据那么环形缓冲区中的数据如下现在往里面继续写3个数据图1这时候发现tail已经来到了buffer的最后一个位置如果再往里面写一个数据tail应该回到开头也就是现在head所在的地方但这时候会发现headtail和一开始缓冲区为空的时候一致。所以一般情况下当tai如图1所示判断缓冲区满就不继续往缓冲区写入了注意根据应用场景你也可以继续写入进行覆盖。读操作逻辑就是从head所指示的位置读取数据然后将head移动至下一个可以读的位置。例如读取4个数据2、0、2、6。此时head指向数据0的位置。现在继续读取3个数据此时发现所有数据都读到了并且headtail也就是说缓冲区为空。当继续往这个缓冲区写数据时tail就会跳回到缓冲区开头。读操作同理。至此形成了一个环形的缓冲区。“空/满”判断判空head tail判满取模(tail 1) % size head注意取模操作比较费时如果对速度有要求可以将缓存区的大小设置为2的幂次方例如32、64、256。这样判断满的表达式可以改为(tail 1) (size - 1) head附C代码ringBuffer.c#include ./SYSTEM/ringBuffer/ringBuffer.h // 初始化 void ring_buffer_init(ring_buffer_t *rb, uint8_t *buffer, uint32_t size) { rb-buffer buffer; rb-head 0; rb-tail 0; rb-size size; // 注意size 必须是 2 的幂例如 64 } // 写入一个字节 uint8_t ring_buffer_push(ring_buffer_t *rb, uint8_t data) { uint32_t next_tail (rb-tail 1) (rb-size - 1); // 如果满了丢弃新数据防覆盖策略 if (next_tail rb-head) { return 0; // 写入失败 } rb-buffer[rb-tail] data; rb-tail next_tail; return 1; // 写入成功 } // 读取一个字节 uint8_t ring_buffer_pop(ring_buffer_t *rb, uint8_t *data) { if (rb-head rb-tail) { return 0; // 缓冲区为空 } *data rb-buffer[rb-head]; rb-head (rb-head 1) (rb-size - 1); return 1; // 读取成功 } // 查询当前待读数据长度方便主循环判断是否有包需要处理 uint32_t ring_buffer_available(ring_buffer_t *rb) { if (rb-tail rb-head) { return rb-tail - rb-head; } else { return rb-size - rb-head rb-tail; } }ringBuffer.h#ifndef __RINGBUFFER_H #define __RINGBUFFER_H typedef struct { uint8_t *buffer; // 指向存储区的指针 uint32_t head; // 读指针指向下一个要被读出的数据 uint32_t tail; // 写指针指向下一个要存入的位置 uint32_t size; // 缓冲区总大小为了效率通常设为 2 的幂 } ring_buffer_t; void ring_buffer_init(ring_buffer_t *rb, uint8_t *buffer, uint32_t size); uint8_t ring_buffer_push(ring_buffer_t *rb, uint8_t data); uint8_t ring_buffer_pop(ring_buffer_t *rb, uint8_t *data); uint32_t ring_buffer_available(ring_buffer_t *rb); #endif主函数调用工程基于正点原子串口收发实验#include ./SYSTEM/sys/sys.h #include ./SYSTEM/usart/usart.h #include ./SYSTEM/delay/delay.h #include ./SYSTEM/ringBuffer/ringBuffer.h #include ./SYSTEM/malloc/malloc.h ring_buffer_t rb; /* 定义环形缓冲区 */ int main(void) { sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* 设置时钟,168Mhz */ delay_init(168); /* 延时初始化 */ usart_init(84, 115200); /* 串口初始化为115200 */ my_mem_init(SRAMIN); /* 内存池初始化 */ uint8_t *rx_buff mymalloc(SRAMIN, 64);/* 向内存池申请一段内存作为循环缓冲区共64字节 */ ring_buffer_init(rb, rx_buff, 64); /* 初始化环形缓冲区 */ while (1) { uint8_t data; while(ring_buffer_pop(rb, data)) { USART1-DR data; while ((USART1-SR 0X40) 0); /* 等待发送结束 */ printf(\r\n); /* 插入换行 */ } delay_ms(10); } } /** * brief 串口X中断服务函数 * param 无 * retval 无 */ void USART1_IRQHandler(void) { uint8_t rxdata; if (USART1-SR (1 5)) /* 接收到数据 */ { rxdata USART1-DR; ring_buffer_push(rb, rxdata); } }实验效果附工程链接通过网盘分享的文件串口收发之环形缓冲区.zip链接: https://pan.baidu.com/s/1ZBIpqIIOy4G-93C6t0NIJA?pwdwy6r 提取码: wy6r