18.7

實驗3：基于環形隊列的UART收發回顯

在實際項目開發中，由于有些串口不具備FIFO（如SCI1和SCI2）或FIFO的buffer比較小，這可能會在數據處理速度小于數據接收速度的時候，導致數據的丟失。因此我們可以設計一個隊列來避免這一問題。在本實驗中，我們使用環形隊列來實現實驗1的串口收發回顯，將串口接收到的數據暫存在隊列中，待完成一次接收后再將隊列中的數據全部發出去。

隊列是一種特殊的線性表，只允許在隊列頭（head）刪除元素，在隊列尾（tail）添加元素。當隊列添加一個元素，隊列尾向后移動，當隊列刪除一個元素，同樣，刪除一個元素，隊列頭向后移動，如圖19_18。

圖19-18 隊列圖示

由于存儲空間是有限的，如果使用線性隊列，刪除元素后就會空出一段存儲空間，這會造成很大的浪費。因此實際上我們更多使用環形隊列。并不是說這段存儲空間是環形的，而是頭指針和尾指針到達存儲空間末尾后會回到存儲空間起點。因此在邏輯上這是循環的，如圖19_19。

圖19-19 環形隊列

18.7.1

硬件設計

本實驗使用到開發板的串口和LED燈，其原理圖在本章實驗1和前面的點亮LED燈章節有介紹，這里不進行贅述。

18.7.2

軟件設計

18.7.2.1

新建工程

因為本節的UART實驗例程與上一個實驗例程的FSP配置以及UART相關的一些代碼基本一致，因此我們可以直接以前面的“19_UART_Receive_Send”工程為基礎進行修改。

對于e2studio開發環境：拷貝一份我們之前的e2s工程模板“19_UART_Receive_Send”，然后將工程文件夾重命名為“19_UART_Circular_Queue”，最后再將它導入到我們的e2studio工作空間中。

對于Keil開發環境：拷貝一份我們之前的Keil工程模板“19_UART_Receive_Send”，然后將工程文件夾重命名為“19_UART_Circular_Queue”，并進入該文件夾里面雙擊Keil工程文件，打開該工程。

FSP配置完全一致，因此我們省略掉這部分。

18.7.2.2

環形隊列的實現

列表8：代碼清單19-7：環形隊列頭文件內容

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#defineDATA_LEN300//隊列緩存大小
typedefstruct
{
uint16_thead;//頭指針
uint16_ttail;//尾指針
uint8_tdata[DATA_LEN];//隊列數據
}Circular_queue_t;
externCircular_queue_tCircular_queue;//環形隊列全局變量
boolQueue_Init(Circular_queue_t*circular_queue);//初始化隊列
boolQueue_isEmpty(Circular_queue_t*circular_queue);//判斷隊列是否為空
boolQueue_isFull(Circular_queue_t*circular_queue);//判斷隊列是否已滿
boolQueue_Wirte(Circular_queue_t*circular_queue,uint8_t*string, uint16_
→t len);//寫數據
boolQueue_Read(Circular_queue_t*circular_queue,uint8_t*string,uint16_t?
→len);//讀數據
uint16_tQueue_HadUse(Circular_queue_t *circular_queue);//返回隊列中數據的長度
uint16_tQueue_NoUse(Circular_queue_t*circular_queue);//返回未使用數據的長度

環形隊列相關函數的具體定義可以在例程的circular_queue.c中查看，這里就不贅述了。

18.7.2.3

串口中斷回調函數

debug_uart4_callback串口中斷回調函數的內容修改成如下所示。

列表9:代碼清單19-8：串口中斷回調函數

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/*串口中斷回調*/
voiddebug_uart4_callback(uart_callback_args_t* p_args)
{
switch(p_args->event)
{
caseUART_EVENT_RX_CHAR:
{
/*接收到數據后馬上寫入隊列中*/
Queue_Wirte(&Circular_queue,(uint8_t*) &p_args->data,1);
break;
}
caseUART_EVENT_TX_COMPLETE:
{
uart_send_complete_flag=true;
break;
}
default:
break;
}
}

18.7.2.4

hal_entry入口函數

hal_entry入口函數的內容修改成如下所示。

列表10：代碼清單19-9：hal_entry入口函數

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voidhal_entry(void)
{
/*TODO:add your own code here */
uint8_tRead_Buffer[DATA_LEN];
uint16_tRead_Length;
LED_Init();
// LED 初始化
Debug_UART4_Init();// SCI4 UART 調試串口初始化
Queue_Init((Circular_queue_t*)&Circular_queue);//環形隊列初始化
printf("這是一個串口環形隊列例程
");
printf("打開串口助手發送數據 5 個及以上的數據，接收窗口會打印所發送的數據
");
while(1)
{
if(Queue_isEmpty(&Circular_queue) ==false)//判斷隊列中的數據不為空
{
Read_Length =Queue_HadUse(&Circular_queue);
if( Read_Length >=5)
// 如果隊列中的數據大于等于 5 個，開始打印
隊列中的所有數據
{
printf("Read_Length=%d: ", Read_Length);
memset(Read_Buffer,0, DATA_LEN);
/* 讀出 Read_Length 個數據 */
Queue_Read(&Circular_queue, Read_Buffer, Read_Length);
printf("%s
", Read_Buffer);
 }
}
R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
}
#ifBSP_TZ_SECURE_BUILD
/* Enter non-secure code */
R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

18.7.3

下載驗證

保證開發板相關硬件連接正確，用Type-CUSB線連接開發板“USBTOUART”接口跟電腦。本次實驗需要使用到串口調試助手，配置好串口參數并打開串口后，在調試助手的發送區域輸入超過5個的任意字符并點擊發送，即可在接收區看見返回字符，不一定馬上全部返回全部的已發送的字符，可以多發送幾次數據觀察，數據并沒有丟失。