STM32串口如何代碼實(shí)現(xiàn)更高效的接收消息

摘要
本文介紹設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)形隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)串口更穩(wěn)定的接收消息，并有效防止丟包 。

這段時(shí)間一直在研究多旋翼飛行器，以及其它的事情，博客好外沒(méi)更新，再不堅(jiān)持怕真荒廢了哦。

在上篇簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)MAVLink協(xié)議的解析，并演示按照設(shè)計(jì)好的命令執(zhí)行對(duì)應(yīng)的事件處理，以及又加入 CRC校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的通信，但在上文結(jié)束時(shí)也提到當(dāng)對(duì)一個(gè)包進(jìn)行解析及對(duì)應(yīng)事件處理時(shí)，是不能接收新的數(shù)據(jù)，直到事件處理完成，Msg_Rev.Get 狀態(tài)設(shè)置為 RECEIVING 后方能再接收新的數(shù)據(jù)。這時(shí)，當(dāng)事件處理需要一定時(shí)間，而又有新的數(shù)據(jù)不斷發(fā)送過(guò)來(lái)時(shí)，很容易造成數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

如何提高串口通信效率，并避免丟包現(xiàn)象了？

為提高效率，首先想到采用DMA方式，然而考慮下發(fā)現(xiàn)，接收的數(shù)據(jù)包是不固定的；并且即使采用DMA，若MAVLink接收緩存仍設(shè)計(jì)成只接收一條消息大小，丟包問(wèn)題仍然還是會(huì)有滴。

這樣就想有沒(méi)方法軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，就相到如果開(kāi)辟一個(gè)緩存空間，不斷接收的數(shù)據(jù)都放到那兒，而包的解析處理函數(shù)可從這里面依次取出一定數(shù)據(jù)，來(lái)作處理。這樣只要設(shè)計(jì)比較合理，因軟件阻塞造成的丟包現(xiàn)象就容易解決了。那么要設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的緩存呢 ？ 其實(shí)很容易想到隊(duì)列（先進(jìn)先出的特性），而為了更有效且合理的利用空間，又就會(huì)想到環(huán)形隊(duì)列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。

首先是其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及插入刪除操作，不多說(shuō)，如下代碼：

#define MAX_QUEUE_LEN (4096) // 4K
#define RW_OK 0
#define FULL_ERROR 1
#define EMPTY_ERROR 2

typedef uint8_t boolean;

typedef struct
{
u16 MemFrontSendIndex ;
u16 MemRearRecvIndex ;
u16 MemLength ;
u8 MemDataBuf[MAX_QUEUE_LEN];
} Queue_Mem_Struct , * Queue_Mem_Struct_p ;

Queue_Mem_Struct Queue_Recv ;

boolean QueueMemDataInsert(u8 data)
{
if (MAX_QUEUE_LEN == Queue_Recv.MemLength)
{
return FULL_ERROR;
}
else
{
Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemRearRecvIndex] = data ;
// if(++Queue_Recv.MemRearRecvIndex >= MAX_QUEUE_LEN){Queue_Recv.MemRearRecvIndex = 0;}
Queue_Recv.MemRearRecvIndex = (Queue_Recv.MemRearRecvIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
Queue_Recv.MemLength ++ ;
return RW_OK;
}
}

boolean QueueMemDataDel(u8 *data)
{
if (0 == Queue_Recv.MemLength)
{
return EMPTY_ERROR;
}
else
{
*data = Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemFrontSendIndex] ;
Queue_Recv.MemFrontSendIndex = (Queue_Recv.MemFrontSendIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
Queue_Recv.MemLength -- ;
return RW_OK;
}
}

這樣，只需通過(guò)QueueMemDataInsert函數(shù)把串口接收的數(shù)據(jù)依次填充到緩沖區(qū)Queue_Recv.MemDataBuf中去。而在處理時(shí)調(diào)用QueueMemDataDel函數(shù)取出對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)來(lái)處理。這樣就避免整個(gè)處理過(guò)程中無(wú)法同時(shí)接收數(shù)據(jù)而產(chǎn)生丟包的問(wèn)題。當(dāng)然此時(shí)要保證緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)及時(shí)處理完，否則，尤其當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí)隊(duì)列填充滿后，又會(huì)造成數(shù)據(jù)無(wú)法再填充進(jìn)來(lái)。

另外至此又會(huì)發(fā)現(xiàn)，如上設(shè)計(jì)可結(jié)合采用DMA方式。設(shè)計(jì)的好的話，可以進(jìn)一步大幅度提升STM32利用率及系統(tǒng)運(yùn)行效率！