串口环形缓冲区

一、串口环形缓冲区概念

串口环形缓冲区应用于嵌入式、物联网开发中处理接收串口数据量过大的问题。串口环形缓冲简单理解就是建立一个数组，将串口的数据存到数组里缓存，待空闲时处理。而缓存区越大，那么可以缓存的数据就越多。

环形串口缓冲区建立的数组还要再定义一个头和一个尾。这时有三种情况：
1、当头等于尾时，我们便知道此时环形串口缓冲区无数据，此时不进行读操作。
2、有数据来时，数组存储数据，并且头按数据的长度向前移动，空闲时尾开始取数据，直到尾等于头为止。
3、当头存到数组长度的最后一位时，返回数组第一位开始存数据。

因为头开始存数据到最后一位时，便有返回数组第一位开始存数据，此时我们就可以想象这个数据是一个类似甜甜圈的环形，这便是串口环形缓冲区。

二、STC12例程

要想写串口环形缓冲区，首先需要初始化串口和接收中断处理，保证串口收发正常，初始化串口部分默认大家都懂了，直接略过，我自己编写的例程使用STC12，因为STC12单片机是51单片机的升级版本，几乎学过51单片机的都能看得懂，比较简单，现在企业的开发标配是STM32了，这时只需移植过去即可。我提供两种MCU的串口初始化供大家参考：
STM32F1x固件库函数学习笔记（一）
STC12C5A60S2串口通信(使用独立波特率发生器)

（1）环形串口缓冲区结构体

串口初始化好后，建立一个环形缓冲区结构体

//环形缓冲区结构体
typedef struct
{uint8_t head_count;					//头计数uint8_t tail_count;					//尾计数uint8_t buf[UART_RX_MAX];		//缓冲区数组
}UART_S;

下一步，我们便可以定义结构体变量初始化结构体

UART_S uart;//定义串口缓冲区结构体变量//串口环形缓冲区初始化
void uart_Buffer_Init(void)
{int i;uart.head_count = 0;uart.tail_count = 0;for(i=0; i<UART_RX_MAX; i++){uart.buf[i] = 0x00;}
}

（2）串口环形缓冲区存和取数据

下面就是串口环形缓冲代码里比较关键的部分，分别写一个放数据和取数据的函数。
放数据的函数逻辑是有数据来时，将数据存入串口环形缓冲区，当存到数组的最后一位时，返回从第一位存起。
取数据的逻辑是先进行一个判断，当判断缓冲区的头和尾不一样时，这时认为缓冲区有数据，我们便开始从缓冲环形缓冲区里取数据，当取到数组最后一位时，返回数组第一位，从第一位开始取数据。

//往缓冲器里放数据
void uart_buf_put(uchar ch)
{uart.buf[uart.head_count++] = ch;if(uart.head_count == UART_RX_MAX){uart.head_count = 0;}
}//判断缓冲区是否有数据
int fifo_is_empty(void)
{if(uart.head_count != uart.tail_count)//判断如果头不等于尾{return 0;//有数据}else return 1;//无数据
}//从缓冲区取数据
int uart_buf_get(uchar *ch)
{if(fifo_is_empty() == 0)//如果有数据{*ch = uart.buf[uart.tail_count++];//取数据if(uart.tail_count == UART_RX_MAX){uart.tail_count = 0;}	return 1;//返回成功}else return 0;//返回失败
}

下一步我们再写一个读数据的函数，一个简单的串口环形缓冲区就写完了，我们使用的时候只需把存数据放到中断里，然后在主函数里取数据就行了。

//读数据
void debug_read(void)
{uchar ch;/*如果有数据就一直取，直到取完为至*/while(!fifo_is_empty()){if(uart_buf_get(&ch)){putchar(ch);}}
}void main()
{UartInit();//初始化串口uart_Buffer_Init();//初始化串口环形缓冲区while(1){debug_read();}
}//串口中断处理函数
void uart_Interrupt() interrupt 4
{unsigned char UartData;//单字节串口数据if(RI){RI = 0;UartData = SBUF;uart_buf_put(UartData);//往串口缓冲区存数据}
}

（3）完整工程demo

#include <STC12C5A60S2.h>//宏定义
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int#define UART_RX_MAX 255		//数组最大值//环形缓冲区结构体
typedef struct
{uchar head_count;					//头计数uchar tail_count;					//尾计数uchar buf[UART_RX_MAX];		//缓冲区数组
}UART_S;UART_S uart;//定义串口缓冲区结构体变量//串口初始化，晶振11.0592，波特率9600
void UartInit(void)		//9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率AUXR |= 0x04;		//独立波特率发生器时钟为Fosc,即1TBRT = 0xDC;		//设定独立波特率发生器重装值AUXR |= 0x01;		//串口1选择独立波特率发生器为波特率发生器AUXR |= 0x10;		//启动独立波特率发生器EA = 1;//开总中断ES = 1;//开串口中断
}//向串口发送一个字符
void putchar(char ch)
{SBUF = ch;while(!TI);TI = 0;
}//向串口发送一段字符串
//void prints(char *s)
//{
//	while(*s != '\0')//发送字符串,直到遇到0才结束
//	{
//		SBUF = *s++;
//		while(!TI);
//		TI = 0;
//	}
//}//串口环形缓冲区初始化
void uart_Buffer_Init(void)
{int i;uart.head_count = 0;uart.tail_count = 0;for(i=0; i<UART_RX_MAX; i++){uart.buf[i] = 0x00;}
}//往缓冲器里放数据
void uart_buf_put(uchar ch)
{uart.buf[uart.head_count++] = ch;if(uart.head_count == UART_RX_MAX){uart.head_count = 0;}
}//判断缓冲区是否有数据
int fifo_is_empty(void)
{if(uart.head_count != uart.tail_count)//判断如果头不等于尾{return 0;//有数据}else return 1;//无数据
}//从缓冲区取数据
int uart_buf_get(uchar *ch)
{if(fifo_is_empty() == 0)//如果有数据{*ch = uart.buf[uart.tail_count++];//取数据if(uart.tail_count == UART_RX_MAX){uart.tail_count = 0;}	return 1;//返回成功}else return 0;//返回失败
}//读数据
void debug_read(void)
{uchar ch;/*如果有数据就一直取，直到取完为至*/while(!fifo_is_empty()){if(uart_buf_get(&ch)){putchar(ch);}}
}void main()
{UartInit();//初始化串口uart_Buffer_Init();//初始化串口环形缓冲区while(1){debug_read();}
}//串口中断处理函数
void uart_Interrupt() interrupt 4
{unsigned char UartData;//单字节串口数据if(RI){RI = 0;UartData = SBUF;uart_buf_put(UartData);//往串口缓冲区存数据}
}