单片机串口环形缓冲队列处理架构

最新推荐文章于 2025-05-29 12:47:13 发布

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#单片机

本文介绍了单片机串口通信中常见丢包问题，提出通过实现环形缓冲队列来解决该问题。在数据接收速度过快或数量过大时，传统的中断处理方式可能导致数据丢失。通过引入缓冲区，虽然牺牲了部分内存空间，但能有效减少数据通信过程中的丢包现象。以STM32串口2为例进行说明，并提供了相关资源链接。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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；于是就自己写了个缓冲区，代价就是消耗一部分内存空间，时间-空间本来就是一对矛盾体，想减少串口通信中数据丢失问题只能牺牲部分空间，来减少数据通信过程中的丢失问题。

环形缓冲区队列（FIFO）的软件实现：

把主机和从机的（TX/RX）看成对象实例，相互独立的，都包含in，out，buf[]三个属性。
即对应软件数据结构如下：

typedef struct {
 u8     in;         //数据接收索引号
 u8     out;        //数据发送索引号
 char   buf[256];   //数据缓冲区队列
} comCycle_t;     

typedef struct {
    comCycle_t  tx;  //发送端
    comCycle_t  rx; //接收端
} tComBuf_t;

typedef enum {
COM1 = 0,
COM2,
COM3,
...
} COM_DEF;

extern tComBuf_t comBuf[3];

以STM32串口2为例：

void USART2_IRQHandler(void)
{
    if((USART2->SR & USART_SR_RXNE) != 0)   //接收时RX.in++
    {
        comBuf[COM2].rx.buf[comBuf[COM2].rx.in++] = (u8)(USART2->DR);
    }
    if((USART2->SR & USART_SR_TXE) != 0)    //发送时TX.out++
    {
        if(comBuf[COM2].tx.in != comBuf[COM2].tx.out)