0 v7 g0 W9 t& t  Z0 c6 w  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。
4 e6 @9 v* V! K$ ]8 @9 i$ w+ l5 z$ E
使用ringbuffer
! e' m' h/ E' W8 h' F; L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。
; Y! J! d# [5 x8 A2 estruct ringbuffer
0 N; I) e" r' H6 l; V{
4 i5 R; p- t9 g0 ~# V    uint8_t *bf;
5 Y6 x6 b0 q& P& [0 Y    int len;
   
$ T6 w8 [3 M8 l# J    int count;
' X- U8 \! @) Q* F; q    int putidx; /* read index and put index */
    int getidx;
. x8 [. @7 C& I+ c6 D* S};
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。
#define DECLARE_RB(name,len) \
    uint8_t name##_buff[len]; \
8 F4 ~8 N: `% v; s8 g    struct ringbuffer name = { \
        name##_buff,len,0,0,0 }
提供的接口函数：
" m! i2 C* t4 n1 ]; R#define rbcount(prb) ((prb)->count)
#define rbfull(prb) ( (prb)->count==(rb)->len )
: v) M! T! U7 q/ H+ V#define rbempty(prb) ( (prb)->count==0 )
9 F. }, T' l. ^/ g9 ]$ [
/* if ringbuffer is full,return 0.else return 1 */
int rbput(struct ringbuffer *prb,uint8_t add);
/* if ringbuffer is empty,return -1.else return bf[tail] */
- Q- d; f2 L5 @1 T) S" [int rbget(struct ringbuffer *prb);
& u+ L2 D! L% T8 [3 u
/ T1 r' F8 I  ]9 p" T" i5 ?+ vrbput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：
% J" d9 \% _/ w. a; |#include "ringbuffer.h"
, n8 w' u# l! W7 q* r
  `/ ?! y! B% a2 L  G1 f* |6 ~8 m3 `int rbput(struct ringbuffer *rb,uint8_t add)
{
! R8 \9 P6 V4 \7 d8 D    int curidx=rb->putidx;
    if(rbfull(rb)) return 0;
5 k/ F4 U( F, h9 I: L# {% a    rb->bf[curidx]=add;
    rb->putidx=(curidx+1)%rb->len;
    rb->count++;
$ {7 x4 U, Q0 L# c! A2 O- c    return 1;
# k: P$ q4 o/ e& A  R* |}

int rbget(struct ringbuffer *rb)
{
$ }# {1 y- H3 x. }    int result;
4 @4 J% N& I8 _5 t# p8 j* t; m    int curidx=rb->getidx;
    if(rbempty(rb)) return -1;
. X& G4 p0 ?  L    result=rb->bf[curidx];
    rb->getidx=(curidx+1)%rb->len;
    rb->count--;
    return result;
* ^+ o/ U+ C5 c  @  k) I# _}

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。
0 _8 l& {3 [& R! A9 }+ B& W/* USART interrupt handler */
# t. m( k: L6 W9 \0 QUSART_Handler()
{
    if(USART_GetITStatus(USART,USART_IT_RXNE)==SET){
3 E/ V6 t3 y$ Y7 h        rbput(&rb_usart,USART_ReceiveData(USART));
    }
! ^2 x2 }9 t: L$ y: W}
编写__io_getchar() __io_putchar()函数。用于发送和读取一个数据。
9 `# q* s: f5 K# l9 a# X" m- u6 yDECLARE_RB(rb_usart,USART_RD_BUF_LEN);

int __io_putchar(int ch)
{
    while(USART_GetFlagStatus(USART,USART_FLAG_TXE)!=SET);
! k& @  q5 r& K5 I4 [    USART_SendData(USART,ch);
% p3 `" {9 s0 \6 \! `$ f    return ch;
}
( v0 m& H2 Y) }0 B
  Z0 X, c( x) D: p& S( Wint __io_getchar(void)
{
    signed char ch;
    while(rb_usart.count==0) continue;
    ch=rbget(&rb_usart);
    switch(ch)
    {
8 v1 D' F6 N$ m" b        case '\r':ch='\n';break;
        case 0x1b:ch=' ';break;
        default: break;
    }
& x( ?8 C- e2 z: g5 [' @! d' _3 z7 `   
    /* 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。
' p( G" K! x3 ?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。
$ X0 x# Y0 n/ d6 b
! Q$ N" k0 Q) Y" t$ P3 l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。
int main(void)
- @  Z8 H# C: l2 B; d6 J- M. h' ]0 s4 S{
    const char *str="Try to enter something...\n";
   
    const char *tmp=str;
; s* c/ J5 x' W! s% B0 k4 q    for(;*tmp!='\0';tmp++)
- c2 d+ _& q/ w0 i9 }        __io_putchar(*tmp);
2 X9 s3 k/ K( Y, w+ L/ J        
    while(1) __io_getchar();
* U) p! S1 Q% J1 v, e}
2 G, `) A) I6 O6 b: `
void _exit(int status)
/ j2 w% k2 w9 j) @% u, S) g8 B{
    const char *exit_str="GoodBye!\n";
- m5 `+ x: Q+ `6 R: \( G- u6 R0 E! L8 E    const char *tmp=exit_str;
% |& M9 e) m* N% |0 B    for(;*tmp!='\0';tmp++)
1 p# c# N; }  L: I2 _        __io_putchar(*tmp);
   
    for(;;) continue;
9 d' l3 F/ `# f2 ]" P. |/ d, L: e  s) O}

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。
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 .
! U0 E6 b2 t' U7 p4 l' O不管什么原因，至少能够显示也是好的。

; u8 e  G/ y0 V0 {: e/ A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。
" ?! X) t$ M: r, |7 b) l9 w
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。
在gdb串口使用tar连接远程终端。如下图所示：

4 h! S4 Q9 s2 L+ F5 o6 star连接完毕之后，使用load命令将代码下载至单片机内。

3 X- S. \. S# k. t5 D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。
  1 J. V! x5 A  a" a; F& b/ y# y

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。
+ Q% U" A) s  m& J, {9 ?: `  L
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。

1 E# ^$ Z( k6 ~& o$ x% [
2 P3 H5 z* ^8 a) g3 o, A% B$ L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。
  q+ C* M6 A8 d
2 V  F: \; R, v( t9 J3 c/ k
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。

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。）
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）
3 ^" J% U# z3 S9 e; U- y, L

+ |% ^5 U6 S  `; z+ C2 u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。

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。
- [" K' ~; Y8 A/ l/ d  \
! L) U& z, u$ E3 [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。

0 a+ o9 n1 k. W6 K& v) s. M; _
7 K+ e) `$ X3 R
" H1 Z" c" M6 M3 |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。
8 J) ]) `% k7 U# ~- O0 b重新make all，make burn测试。
) g9 N8 d7 R, E5 \3 c
问题已经成功解决。更正之后的代码在serial_v2.zip
) N( C2 I2 j# r; h" Y( N$ ?
6 W% f! t7 Y$ i# [! A- Ibug2
bug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。
2 d1 ?! y7 g. a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。
- {+ e: d$ H2 P- R  f3 X! G4 x2 k2 i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：
" j9 O; j7 _; i0 D#define rbfull(prb) ( ((prb)->putidx+1)%(prb)->len == (prb)->getidx )
) V6 ]; T- y$ D2 }/ B% v* W% P4 c, p#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。
/ m0 W- W" h+ s% `更新之后的两个实现代码：
) ]  M# g5 h  w2 D) E. v3 \" H% Pint rbput(struct ringbuffer *rb,uint8_t add)
{
    if(rbfull(rb)) return 0;
    rb->bf[rb->putidx]=add;
" J- G. ^( F9 S- l    rb->putidx=(rb->putidx+1)%rb->len;
    return 1;
$ Y! q, Q( d. a6 `# X5 F}
/ A: R2 \9 v' b' }& C
int rbget(struct ringbuffer *rb)
' \  Z# L; h4 |( O{
4 P  @( Z3 {# g0 D    int result;
) V& d# G( Y. A; V  d4 A5 w    if(rbempty(rb)) return -1;
  @3 Y8 {6 d9 G    result=rb->bf[rb->getidx];
* J6 Q4 J7 h# B# t: W1 G0 p* V    rb->getidx=(rb->getidx+1)%rb->len;
; d( t( W0 p% J* x/ F# L9 y0 `7 {# C    return result;
' c4 X* s6 w; Z* U}
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。
9 K: S4 b& ?2 g7 L$ B& m3 rint __io_getchar(void)
{
    signed char ch;
) C2 ?' Y4 `  C    while(rbempty(&rb_usart)) continue;
8 `( {; k) w4 [    ch=rbget(&rb_usart);
    switch(ch)
; r; t( ]1 I; B* v- _    {
        case '\r':ch='\n';break;
        case 0x1b:ch=' ';break;
        default: break;
' E7 n0 Z6 R. \8 Q5 h2 U/ m7 ]    }
8 o, ]! o$ I( Y" r9 u* e/ M  n   
    /* echo it */
    return __io_putchar(ch);
}
9 h. ^( T  P7 M! A' p更新之后的代码在附件serial_v3.zip中。
5 z: u$ `1 t& @% y4 R& ^+ ~  U
! R! k4 K$ H( J0 l) y5 F
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。
: ]+ q. G5 S0 D( O7 v# x
# t! w4 `1 p; m+ g

2 B) E5 j* E+ e( C" O

感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
考虑:
rb->count--执行到一半,
此时进入中断rbput里rb->count++
# j4 G4 p$ i# Y6 Q) ]. n% r# _- k/ y可能会导致rb->count计算不对
7 R+ V4 R$ P1 ?

Mandelbrot_Set 发表于 2015-10-29 09:08
感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
8 J" ?* K$ U8 ]; T3 ^6 u考虑:
0 N  P# l6 {) o# a9 P1 d* Lrb->count--执行到一半,

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。
( ]% N9 k' [# ~4 Q还需要改改。

学习了。。。

QianFan 发表于 2015-10-29 13:46
% [6 r3 d5 w: m3 @3 }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
感觉楼主的 rb->count 可能不是安全的.
考虑:
rb->count--执行到一半,

5 j' i1 v3 ^) t, }全局量要加互斥锁的吧

aabird 发表于 2015-10-29 08:40
" C( D' L" Y( v7 B. p) B4 z( v8 \8 K哇，真的是大神呀，这篇帖子，说实话90%没看懂呀

用过之后就好了。。。

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

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。。。

, j1 k/ T2 t0 S* s% n" d只不过加了一个DECLARE_RB而已

卡德加 发表于 2015-10-29 10:49
全局量要加互斥锁的吧

$ E6 ^. b$ p% K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
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？

http://www.cnblogs.com/l00l/p/4115001.html