3 u* `! K9 Y1 |8 Q" J' B9 |  b
+ ?: b/ X* L, }9 N+ P6 M7 N  可能觉得使用串口很简单，无非就是初始化GPIO，初始化串口。接着发送---检测是否成功。表面上看来是很简单的问题。然而，我要说的并不是这些。我要说的是volatile和中断向量表的问题。在其中配合一点gdb调试。
' R# P4 T' x7 w- E
- o$ _9 l% L) l* u/ ]. E  {3 [( y使用ringbuffer
这里的串口使用非缓冲发送，ringbuffer中断缓冲接收的方式。先来看看ringbuffer。ringbuffer是一个特殊的队列，FIFO。
) ^1 v! ?$ R9 J/ r9 ostruct ringbuffer
, `7 S* r  g! ~9 V0 g{
1 R9 F6 C; r& f) Q% Z  \& b% _1 @    uint8_t *bf;
    int len;
' [5 K& ?2 }) r7 ?7 k: e   
    int count;
    int putidx; /* read index and put index */
1 g* j: f+ k" K9 `* [6 i7 E, W    int getidx;
2 T5 y$ B/ l$ K};
struct ringbuffer对一个数组中的数据进行管理。数组的字节个数是len。更加详细的细节请大家尽情Google。写了一个宏，用来声明一个ringbuffer用来管理内存，准确的说叫做定义更好一些。
( @( Z# B) u: E! u" q#define DECLARE_RB(name,len) \
    uint8_t name##_buff[len]; \
' u7 w) K9 s. C, c8 i) O; K% C    struct ringbuffer name = { \
        name##_buff,len,0,0,0 }
提供的接口函数：
2 \: x& G0 A# }" D) C#define rbcount(prb) ((prb)->count)
#define rbfull(prb) ( (prb)->count==(rb)->len )
. p! C2 N/ i  ^. T#define rbempty(prb) ( (prb)->count==0 )

9 a) }. ^1 E. J: Z& y+ p/* if ringbuffer is full,return 0.else return 1 */
# h+ x, S( c% `2 n) U, `6 v0 bint rbput(struct ringbuffer *prb,uint8_t add);
. w$ c7 C. _4 V9 l/* if ringbuffer is empty,return -1.else return bf[tail] */
& t9 o1 b& U1 l1 C% j9 Nint rbget(struct ringbuffer *prb);

2 f: Q8 ]6 T) w  P8 E( j; ?: xrbput是往ringbuffer中添加一个数据。rbget是从ringbuffer中读取一个数据。相关的源代码：
#include "ringbuffer.h"

6 }: s7 \4 A, ^6 Q+ K" |int rbput(struct ringbuffer *rb,uint8_t add)
{
    int curidx=rb->putidx;
4 b5 t& B/ v" h& `4 `    if(rbfull(rb)) return 0;
    rb->bf[curidx]=add;
    rb->putidx=(curidx+1)%rb->len;
    rb->count++;
+ Q& \; q2 x8 Q# }- N& V1 V    return 1;
}

' J* }' [4 q& x. P4 S, mint rbget(struct ringbuffer *rb)
{
    int result;
    int curidx=rb->getidx;
: S4 D) |8 y' c5 {% }3 J4 g9 Q    if(rbempty(rb)) return -1;
/ d6 E8 ~6 ~5 |2 y% P) }    result=rb->bf[curidx];
% K, E0 H# i. L3 y6 Q    rb->getidx=(curidx+1)%rb->len;
& i% y  P; J; H$ `    rb->count--;
9 I) H3 [1 n, B: d    return result;
& e4 _- U; M. o1 m5 g; T}

: J$ x# M8 {8 e" }9 U串口中断+ringbuffer
在串口的初始化的时候，打开串口中断以及RXNE中断。在中断代码中将接受到的字符rbput到ringbuffer中。
/* USART interrupt handler */
) a; t' j* U" E$ K) h, @" z# pUSART_Handler()
{
    if(USART_GetITStatus(USART,USART_IT_RXNE)==SET){
, M% e1 Y* M' Y/ a        rbput(&rb_usart,USART_ReceiveData(USART));
    }
3 r  m$ F1 a! h" T) Y' W+ K7 [}
; N7 {, h$ ^* n) a4 @, b# J, x+ d编写__io_getchar() __io_putchar()函数。用于发送和读取一个数据。
DECLARE_RB(rb_usart,USART_RD_BUF_LEN);
0 t9 o0 J# L: ?' O2 P% P- T
& d4 X" z" |, d$ j7 a5 j1 Fint __io_putchar(int ch)
( e6 b- }6 [9 W{
% G, l1 r: E7 A7 _+ f6 _    while(USART_GetFlagStatus(USART,USART_FLAG_TXE)!=SET);
# I* ]9 v6 z& s) [# k* B# U    USART_SendData(USART,ch);
, X7 Q" J2 N! U, K    return ch;
}
) C" [. I1 W7 ^! q% K+ v2 M
8 V2 }9 n3 ^+ X$ ~  o' Z1 x3 q- Yint __io_getchar(void)
7 V% R/ @! l5 g& O- S- ?{
    signed char ch;
1 m! Q" \) E. V2 ^$ @2 B& k6 B    while(rb_usart.count==0) continue;
  B1 p, i0 d' ]- d    ch=rbget(&rb_usart);
    switch(ch)
    {
. ]+ d- _9 H* c: E2 {" G; {/ G$ L        case '\r':ch='\n';break;
1 {. n2 N* k4 n        case 0x1b:ch=' ';break;
8 L+ t0 D$ M  k( i        default: break;
3 [' c; q9 e- c' L3 m    }
   
: A9 Z9 P; w% q7 w  t3 N    /* echo it */
    return __io_putchar(ch);
}
当在使用minicom发送特殊的按键，比如Up,Down,Left,Right按键的时候，会发送以0x18开始的三个或者若干字符。对于这些，我们只显示0x18之后的字符。
由于使用minicom，putty一类的串口，发送的数据并不能回显。因此，要想有回显，只能在读取的时候进行回显。在中断中回显并不是一个好的方法，会占用一定的中断时间。因此我将回显放在__io_getchar函数中。
  S/ Y0 s) |% i* w3 c1 r" ^
: A! t- w( i; z" o( Q在主函数中一直读取字符
我们的主函数中什么也不做，一直在读取字符。由于读取的时候会有回显，所以不论我们按下什么按键，都会实时回显。
# [) ^! \0 s5 U, J9 kint main(void)
! x" V# G; u, J0 v; y& R7 V6 k{
# S3 |" \4 [# v* D: F    const char *str="Try to enter something...\n";
   
( S) ?" k. ]2 J/ i8 ~! Y9 Q    const char *tmp=str;
    for(;*tmp!='\0';tmp++)
! G! h6 P' f+ a$ |1 z        __io_putchar(*tmp);
9 Q( r+ }* V; j5 e" K6 c        
; c5 H8 j+ s' T2 m2 }9 d7 h    while(1) __io_getchar();
}

void _exit(int status)
{
    const char *exit_str="GoodBye!\n";
' |  G/ K8 W, h& F    const char *tmp=exit_str;
8 x" r- \7 h( j( O    for(;*tmp!='\0';tmp++)
, I' A$ S$ ~8 t. h2 h6 B        __io_putchar(*tmp);
   
8 l9 d7 e: @) e    for(;;) continue;
}
) @. H* K0 M5 l# K; ^
: r, {7 }$ T4 j下载到FLASH中运行
目前所有的代码都在serial_v1.zip中，大家可以自行下载测试。
* J" `7 [, y2 Y1 r! g! v试着使用make all，make burn将代码下载至FLASH中。发现Try to enter something...这几个字符确实能够输出，但是不管我们按下什么按键都不能回显。暂时先不要使用make sram, make burns .
不管什么原因，至少能够显示也是好的。
4 B' w& v4 t7 ~9 R
使用gdb调试代码
新建一个控制台窗口，输入sudo st-util。连接st-link与stm32。st-util会监听4242端口。使用这个端口可以与arm-none-eabi-gdb进行通信。
$ A: G) l1 v; A2 S" k- ^
* S* y' n8 R' k0 g% H  `在当前目录下启动控制台窗口，输入arm-none-eabi-gdb blink.elf。由于使用了上一个例子的Makefile,所以文件名字blink.elf并没有更改。
! u) V- U/ f8 w2 C' b* X: }在gdb串口使用tar连接远程终端。如下图所示：

# T! y; z  D9 }4 C) B6 e7 Itar连接完毕之后，使用load命令将代码下载至单片机内。
+ W. |, K9 L4 C# `! g2 A
至于没有回显字符，我首先想到的原因是串口RXNE中断没有进去。我可以在串口中断里面设置一个断点。当进入串口中断的时候自动停止。设置断点需要使用break命令+行号。为了查看usart.c的内容，可以使用list命令。list命令（可以简写成l，小写的L，不是数字1）有几种形式。

• list function_name 用于显示一个函数附近的代码。如list main.
• list file_name.c:line_number 用于显示一个源文件的第line_number行。
• list 在只输入list的情况下，可以从当前代码的位置继续往下显示代码。
  $ B8 d  Q  e( v$ c7 }( p

使用list usart.c:1显示usart.c文件的代码。继续输入list显示其他代码。找到串口中断的代码。
7 N, s5 y6 w7 u& @: R
0 Y6 e0 j& S, y) l0 A在第33行，也就是进入RXNE中断处设置一个断点。如果想查看所有已经设置的断点，可以使用info break查看。想删除断点，先使用info break查看对应断点的序号，在使用delete删除即可。
  U: ~9 C& c+ c) f
; s0 A1 r- v% ^5 N
在设置完断点之后，可以输入continue（或者c）。继续运行。直到遇到断点停止。
( L3 _2 a0 x  u( M: {; Y

在continue之后，可以看见确实通过串口把数据输出了。这时候，可以试着在minicom中输入一个字符。我随便点了一个c。这时候，可以看到gdb中停在了中断的位置。
: t8 @9 ]: _! O# L$ ]
在试着随便输入几个字符。（没输入一个字符需要在gdb中输入continue。）
# C6 k& Q) N* L" n% z当gdb停在断点处的时候，使用print输出一下结构体rb_usart中的值。（或者使用print rb_usart.count查看结构体中的任意值）
; Q, K0 g' a9 i# I6 [" f! n" S" G

9 q5 w9 A! H# }2 O) Z2 ]2 X我们的rb_usart结构体中确实存放了数值。但为什么不能读取呢？可以在gdb中按下Ctrl+c结束程序运行，使用frame查看当前程序死在什么地方。

  k9 X3 ^; e$ Q/ v使用frame之后，发现程序死在rb_usart.count==0这句。可是我们使用gdb查看，rb_usart.count明明是2，为什么这一句还过不去呢？初步感觉是volatile的事情。由于我们编译命令开启了-Os，使用了优化，可能这个rb_usart.count被优化到寄存器中去了。而while判断的时候，并没有实际读取内存，而是直接从寄存器中读取。所以造成数据不同步的原因。
3 T- B  {! F1 w1 _+ e7 x
如果想退出gdb的时候，先按下Ctrl+c，让程序停止运行。在输入q，并按y就能够退出了。


- o* l+ k- Q7 P* @6 a
bug1
如果只是volatile的原因的话，那么改正很简单。只要在相关变量中添加volatile就行了。
0 T8 R- o2 {0 i& j) M8 ~重新make all，make burn测试。

/ L5 A; g8 \: z, ~6 O问题已经成功解决。更正之后的代码在serial_v2.zip
6 E* s' o! H! S0 K& o( X8 s* l
5 t+ E4 C  {3 G* Ebug2
/ c& w* V& }' |6 x  Zbug描述请参考下面回复的置顶贴。关于ringbuffer无锁的实现请参考：http://www.cnblogs.com/l00l/p/4115001.html 网址。
" q3 v" Z! B# A. Y) B# _! r一开始接触到ringbuffer的时候，是阅读Arduino源代码中Hardwareserial的实现。他最开始并没有将ringbuffer单独抽象出来。代码比较难阅读。后来，Arduino sam的源代码将ringbuffer抽象成一个类。
在阅读完相关ringbuffer的代码之后，感觉ringbuffer如果只使用两个变量readidx,putidx来记录指针的变化，判断空和满的时候就会变得复杂。像这样：
#define rbfull(prb) ( ((prb)->putidx+1)%(prb)->len == (prb)->getidx )
  l* D- P. ]. P2 T#define rbempty(prb) ( (prb)->getidx == (prb)->putidx )
我很大意的给ringbuffer添加了一个count变量，用来记录存储的数据。但是这样的一个变量也破坏了ringbuffer的无锁结构。
' E+ g$ ~, P( r, L/ c& T$ i8 C8 G更新之后的两个实现代码：
int rbput(struct ringbuffer *rb,uint8_t add)
; x! \( x, t4 p{
    if(rbfull(rb)) return 0;
    rb->bf[rb->putidx]=add;
    rb->putidx=(rb->putidx+1)%rb->len;
    return 1;
7 e- S3 [$ v' B" W}

# {' M* ?  G0 b5 o- Y- ^# Z9 `int rbget(struct ringbuffer *rb)
# U3 e0 C7 H$ z2 K7 y. ]" g# r{
1 j8 K4 }" k6 I5 b0 V8 L) w+ S    int result;
+ _% y" v% M# O. N    if(rbempty(rb)) return -1;
    result=rb->bf[rb->getidx];
# p1 \; q9 Q' I( W6 A    rb->getidx=(rb->getidx+1)%rb->len;
    return result;
}
由于去掉了count这个变量，在__io_getchar的时候，就不能使用count元素进行判断了。可以使用rbempty这个方法来判断。
2 E- j2 [, k& W  ~- \9 tint __io_getchar(void)
{
. b( h* \# v4 {  ]- P) l    signed char ch;
" ?! `7 C3 N, d2 `' e+ m    while(rbempty(&rb_usart)) continue;
    ch=rbget(&rb_usart);
) z+ o7 Q1 d3 K% x% M; f    switch(ch)
    {
8 g: Q- t4 ^: Y5 I( ^( J3 K( `        case '\r':ch='\n';break;
        case 0x1b:ch=' ';break;
        default: break;
  p* ~9 [/ b1 }    }
   
    /* echo it */
( E$ U. Q  U5 z2 G, o    return __io_putchar(ch);
& D. p- g; C. @6 ^, ^3 S5 R2 S- X}
" q- a- D+ n, u1 l9 _7 \更新之后的代码在附件serial_v3.zip中。

" Z$ R; U+ R/ r4 ?. C8 c
/ S, `/ {; M4 }+ @5 z  T$ V9 r6 T更多
在下一节的时候，我们将来解决在SRAM中运行，使用中断的问题。
0 p% N; d+ _) m% I! Q' r8 q* d

感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
, u4 @4 ?" n9 I' R( d: l4 {3 k0 U考虑:
rb->count--执行到一半,
此时进入中断rbput里rb->count++
可能会导致rb->count计算不对

Mandelbrot_Set 发表于 2015-10-29 09:08
感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
考虑:
# u1 o# q, o* M( ]rb->count--执行到一半,

9 x+ _+ g* L- ~2 n9 u确实是这样的。之前阅读Arduino的源代码的时候，发现如果只使用head,tail两个变量，在判断空或者满的时候稍微有点麻烦。我索性就加上了一个count。这样实现比较简单。没想到把ringbuffer无锁编程的特性给意外的去掉了。
还需要改改。

学习了。。。

QianFan 发表于 2015-10-29 13:46
把count变量去掉。更改full和empty的实现方法，还是能实现无锁编程的。

刚开始接触linux，能详细说说怎么实现吗？无锁比有锁有优点吗？

沙发啊。。。这个很有arduino的味道啊。。。

环形队列很有用。

哇，真的是大神呀，这篇帖子，说实话90%没看懂呀

Mandelbrot_Set 发表于 2015-10-29 09:08
# c6 i- E& H# g. ^1 k. c感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
5 F0 }! `* {/ m9 R5 G) W9 Q考虑:
rb->count--执行到一半,

全局量要加互斥锁的吧

aabird 发表于 2015-10-29 08:40
哇，真的是大神呀，这篇帖子，说实话90%没看懂呀

/ s- T  p; ^8 O) B$ L0 r用过之后就好了。。。

Paderboy 发表于 2015-10-28 22:58
) _+ G% N3 @) l! r. }. `' e2 J9 A沙发啊。。。这个很有arduino的味道啊。。。

7 c3 W! b7 T+ B0 e) I. \: e0 \一开始接触到ringbuffer的时候，也是看到了Arduino的代码才知道的。

Paderboy 发表于 2015-10-28 22:58
沙发啊。。。这个很有arduino的味道啊。。。

) P% m/ B2 ^% {% i& q只不过加了一个DECLARE_RB而已

卡德加 发表于 2015-10-29 10:49
2 y2 ?# W- f! Q" L- {& r全局量要加互斥锁的吧

把count变量去掉。更改full和empty的实现方法，还是能实现无锁编程的。

卡德加 发表于 2015-10-29 14:32
) r& E$ G8 Q  y8 H' p; p刚开始接触linux，能详细说说怎么实现吗？无锁比有锁有优点吗？

( ^: n# U( x: nhttp://www.cnblogs.com/l00l/p/4115001.html