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如何STM32 串口代码实现更高效的接收消息

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STMCU小助手 发布时间:2023-2-26 16:31
这段时间一直在研究多旋翼飞行器,以及其它的事情,博客好外没更新,再不坚持怕真荒废了哦。

在上篇简单实现 MAVLink 协议的解析,并演示按照设计好的命令执行对应的事件处理,以及又加入 CRC 校验,实现更稳定的通信,但在上文结束时也提到当对一个包进行解析及对应事件处理时,是不能接收新的数据,直到事件处理完成,Msg_Rev.Get 状态设置为 RECEIVING 后方能再接收新的数据。这时,当事件处理需要一定时间,而又有新的数据不断发送过来时,很容易造成数据丢失现象。

如何提高串口通信效率,并避免丢包现象了?

为提高效率,首先想到采用 DMA 方式,然而考虑下发现,接收的数据包是不固定的;并且即使采用 DMA,若 MAVLink 接收缓存仍设计成只接收一条消息大小,丢包问题仍然还是会有滴。

这样就想有没方法软件来实现,就相到如果开辟一个缓存空间,不断接收的数据都放到那儿,而包的解析处理函数可从这里面依次取出一定数据,来作处理。这样只要设计比较合理,因软件阻塞造成的丢包现象就容易解决了。那么要设计一个怎样的缓存呢 ? 其实很容易想到队列(先进先出的特性),而为了更有效且合理的利用空间,又就会想到环形队列这种数据结构 。

首先是其数据结构设计,以及插入删除操作,不多说,如下代码:
  1. #define MAX_QUEUE_LEN  (4096) // 4K
  2. #define RW_OK   0
  3. #define FULL_ERROR    1
  4. #define EMPTY_ERROR   2

  5. typedef uint8_t boolean;

  6. typedef struct
  7. {
  8.     u16 MemFrontSendIndex ;
  9.     u16 MemRearRecvIndex ;
  10.     u16 MemLength ;
  11.     u8  MemDataBuf[MAX_QUEUE_LEN];
  12. } Queue_Mem_Struct , * Queue_Mem_Struct_p ;

  13. Queue_Mem_Struct Queue_Recv ;

  14. boolean QueueMemDataInsert(u8 data)
  15. {
  16.     if (MAX_QUEUE_LEN == Queue_Recv.MemLength)
  17.     {
  18.         return FULL_ERROR;
  19.     }
  20.     else
  21.     {
  22.         Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemRearRecvIndex] = data ;
  23.         //        if(++Queue_Recv.MemRearRecvIndex >= MAX_QUEUE_LEN){Queue_Recv.MemRearRecvIndex = 0;}
  24.         Queue_Recv.MemRearRecvIndex = (Queue_Recv.MemRearRecvIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
  25.         Queue_Recv.MemLength ++ ;
  26.         return RW_OK;
  27.     }
  28. }

  29. boolean QueueMemDataDel(u8 *data)
  30. {
  31.     if (0 == Queue_Recv.MemLength)
  32.     {
  33.         return EMPTY_ERROR;
  34.     }
  35.     else
  36.     {
  37.         *data = Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemFrontSendIndex]  ;
  38.         Queue_Recv.MemFrontSendIndex = (Queue_Recv.MemFrontSendIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
  39.         Queue_Recv.MemLength -- ;
  40.         return RW_OK;
  41.     }
  42. }
复制代码

这样,只需通过 QueueMemDataInsert 函数把串口接收的数据依次填充到缓冲区 Queue_Recv.MemDataBuf 中去。而在处理时调用 QueueMemDataDel 函数取出对应个数的数据来处理。这样就避免整个处理过程中无法同时接收数据而产生丢包的问题。当然此时要保证缓冲区的数据及时处理完,否则,尤其当数据量很大时队列填充满后,又会造成数据无法再填充进来。

另外至此又会发现,如上设计可结合采用 DMA 方式。设计的好的话,可以进一步大幅度提升 STM32 利用率及系统运行效率!

转载自:以太快跑

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