元件通用環形緩衝區模組

寫在前面

1.基本原則

先進先出（fifo），重複使用。

2.實現原理

環形緩衝區，顧名思義就是一段迴圈使用的一段記憶體。通過寫指標向「空白記憶體」（未寫入過或者已經被讀出的記憶體）寫入資料並記錄，讀指標從已寫的記憶體讀取資料並記錄，當指標訪問到記憶體最後乙個位置時，再折回第乙個記憶體位置，達到迴圈效果。

3.注意事項

1）環形緩衝區本質是「生產者消費者」模型，必須先有生產（寫）後有消費（讀），不可提前消費（讀）；

2）注意程式效率問題，如果讀效率過低，導致「生產」過剩，從而覆蓋未讀出的資料，導致出錯，此時需增加環形緩衝區記憶體大小或者優化**效率；

3）單一執行緒訪問時是安全的，多執行緒訪問時，為保證資料安全性必須加互斥鎖機制；

4.應用場合

處理串列埠（rs232）接收資料命令：

串列埠中斷--->資料接收--->寫入環形緩衝區--->資料處理執行緒讀取環形緩衝區--->處理有效資料。

5.實現方式

標頭檔案

#ifndef _fifo_h_
#define _fifo_h_
#include #include typedef void (*lock_fun)(void);
typedef struct
_fifo_t; 
extern void fifo_register(_fifo_t *pfifo, uint8_t *pfifo_buf, uint32_t size,
lock_fun lock, lock_fun unlock);
extern void fifo_release(_fifo_t *pfifo);
extern uint32_t fifo_write(_fifo_t *pfifo, const uint8_t *pbuf, uint32_t size);
extern uint32_t fifo_read(_fifo_t *pfifo, uint8_t *pbuf, uint32_t size);
extern uint32_t fifo_get_total_size(_fifo_t *pfifo);
extern uint32_t fifo_get_free_size(_fifo_t *pfifo);
extern uint32_t fifo_get_occupy_size(_fifo_t *pfifo);
#endif

原始檔

#include #include "fifo.h"
/** * @brief 註冊乙個fifo
* @param pfifo: fifo結構體指標
pfifo_buf: fifo記憶體塊
size: 長度
* @retval none
*/void fifo_register(_fifo_t *pfifo, uint8_t *pfifo_buf, uint32_t size,
lock_fun lock, lock_fun unlock)
/*** @brief 釋放fifo
* @param pfifo: fifo結構體指標
* @retval none
*/void fifo_release(_fifo_t *pfifo)
/*** @brief 往fifo寫資料
* @param pfifo: fifo結構體指標
pbuf: 待寫資料
size: 待寫資料大小
* @retval 實際寫大小
*/uint32_t fifo_write(_fifo_t *pfifo, const uint8_t *pbuf, uint32_t size)
free_size = fifo_get_free_size(pfifo);
if(free_size == 0)
if(free_size < size)
w_size = size;
if (pfifo->lock != null)
pfifo->lock();
while(w_size-- > 0)
pfifo->occupy_size++;
}if (pfifo->unlock != null)
pfifo->unlock();
return size;} 
/** * @brief 從fifo讀資料
* @param pfifo: fifo結構體指標
pbuf: 待讀資料快取
size: 待讀資料大小
* @retval 實際讀大小
*/uint32_t fifo_read(_fifo_t *pfifo, uint8_t *pbuf, uint32_t size)
occupy_size = fifo_get_occupy_size(pfifo);
if(occupy_size == 0)
if(occupy_size < size)
if (pfifo->lock != null)
pfifo->lock();
r_size = size;
while(r_size-- > 0)
pfifo->occupy_size--;
}if (pfifo->unlock != null)
pfifo->unlock();
return size;} 
/** * @brief 獲取fifo空間大小
* @param pfifo: fifo結構體指標
* @retval fifo大小
*/uint32_t fifo_get_total_size(_fifo_t *pfifo)
/*** @brief 獲取fifo空閒空間大小
* @param pfifo: fifo結構體指標
* @retval 空閒空間大小
*/uint32_t fifo_get_free_size(_fifo_t *pfifo)
/*** @brief 獲取fifo已用空間大小
* @param pfifo: fifo結構體指標
* @retval fifo已用大小
*/uint32_t fifo_get_occupy_size(_fifo_t *pfifo)

其中，注意點是環形緩衝區「滿」與「空」狀態處理，這裡使用了讀、寫指標的「翻轉」標識，即當讀、寫指標訪問到緩衝區最後位址時，訪問位址折回初始位址，此時做乙個翻轉標識；當讀位址和寫位址相等時，如果讀、寫翻轉標識相等，說明此時緩衝區為「空狀態」，否則緩衝區為「滿」狀態。

5.應用例子

註冊乙個512位元組大小環形緩衝區，然後往緩衝區寫入資料，接著讀出來。

#include "fifo.h"
static uint8_t buf_0[512];
static _fifo_t fifo_0;
int main(void)
; uint8_t r_data[10];
fifo_register(&fifo_0, buf_0, sizeof(buf_0), 0, 0);
fifo_write(&fifo_0, (const uint8_t*)w_data, sizeof(data));
fifo_read(&fifo_0, r_data, 1);
fifo_read(&fifo_0, &r_data[1], 2);
return 0;
}

元件 通用環形緩衝區模組

環形緩衝區

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