隊列的概念
在此之前抄囚，我們來回顧一下隊列的基本概念：
隊列 (Queue)：是一種先進(jìn)先出(First In First Out ,簡稱
FIFO)的線性表生巡，只允許在一端插入(入隊)资厉，在另一端進(jìn)行刪除(出隊)泄朴。
隊列的特點類似售票排隊窗口描滔，先到的人看到能先買到票棒妨，然后先走，后來的人只能后買到票
隊列的常見兩種形式
普通隊列
在計算機(jī)中含长，每個信息都是存儲在存儲單元中的券腔，比喻一下吧，上圖的一些小正方形格子就是一個個存儲單元拘泞，你可以理解為常見的數(shù)組纷纫，存放我們一個個的信息。
當(dāng)有大量數(shù)據(jù)的時候陪腌，我們不能存儲所有的數(shù)據(jù)辱魁，那么計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的時候，只能先處理先來的诗鸭，那么處理完后呢染簇，就會把數(shù)據(jù)釋放掉，再處理下一個强岸。那么锻弓，已經(jīng)處理的數(shù)據(jù)的內(nèi)存就會被浪費掉。因為后來的數(shù)據(jù)只能往后排隊请唱，如過要將剩余的數(shù)據(jù)都往前移動一次弥咪，那么效率就會低下了，肯定不現(xiàn)實十绑，所以聚至，環(huán)形隊列就出現(xiàn)了。
環(huán)形隊列
它的隊列就是一個環(huán)本橙，它避免了普通隊列的缺點扳躬，就是有點難理解而已，其實它就是一個隊列，一樣有隊列頭贷币，隊列尾击胜，一樣是先進(jìn)先出(FIFO)。我們采用順時針的方式來對隊列進(jìn)行排序役纹。
隊列頭 (Head) :允許進(jìn)行刪除的一端稱為隊首偶摔。
隊列尾 (Tail) :允許進(jìn)行插入的一端稱為隊尾。
環(huán)形隊列的實現(xiàn)：在計算機(jī)中促脉，也是沒有環(huán)形的內(nèi)存的辰斋，只不過是我們將順序的內(nèi)存處理過，讓某一段內(nèi)存形成環(huán)形瘸味，使他們首尾相連宫仗，簡單來說，這其實就是一個數(shù)組旁仿，只不過有兩個指針藕夫，一個指向列隊頭，一個指向列隊尾枯冈。指向列隊頭的指針(Head)是緩沖區(qū)可讀的數(shù)據(jù)毅贮，指向列隊尾的指針(Tail)是緩沖區(qū)可寫的數(shù)據(jù)，通過移動這兩個指針(Head)
&(Tail)即可對緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作了霜幼，直到緩沖區(qū)已滿(頭尾相接)嫩码，將數(shù)據(jù)處理完，可以釋放掉數(shù)據(jù)罪既，又可以進(jìn)行存儲新的數(shù)據(jù)了铸题。
實現(xiàn)的原理：初始化的時候，列隊頭與列隊尾都指向0琢感，當(dāng)有數(shù)據(jù)存儲的時候丢间，數(shù)據(jù)存儲在‘0’的地址空間，列隊尾指向下一個可以存儲數(shù)據(jù)的地方‘1’驹针，再有數(shù)據(jù)來的時候烘挫，存儲數(shù)據(jù)到地址‘1’，然后隊列尾指向下一個地址‘2’柬甥。當(dāng)數(shù)據(jù)要進(jìn)行處理的時候饮六，肯定是先處理‘0’空間的數(shù)據(jù)，也就是列隊頭的數(shù)據(jù)苛蒲，處理完了數(shù)據(jù)卤橄，‘0’地址空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行釋放掉，列隊頭指向下一個可以處理數(shù)據(jù)的地址‘1’臂外。從而實現(xiàn)整個環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀寫窟扑。
看圖喇颁，隊列頭就是指向已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)，并且這個數(shù)據(jù)是待處理的嚎货。下一個CPU處理的數(shù)據(jù)就是1;而隊列尾則指向可以進(jìn)行寫數(shù)據(jù)的地址橘霎。當(dāng)1處理了，就會把1釋放掉殖属。并且把隊列頭指向2姐叁。當(dāng)寫入了一個數(shù)據(jù)6，那么隊列尾的指針就會指向下一個可以寫的地址忱辅。
如果你懂了環(huán)形隊列七蜘，那就跟著歌曲來一步步用代碼實現(xiàn)吧：從隊列到串口緩沖區(qū)的實現(xiàn) 串口環(huán)形緩沖區(qū)收發(fā)：在很多入門級教程中，我們知道的串口收發(fā)都是：接收一個數(shù)據(jù)墙懂，觸發(fā)中斷，然后把數(shù)據(jù)發(fā)回來扮念。這種處理方式是沒有緩沖的损搬，當(dāng)數(shù)量太大的時候，亦或者當(dāng)數(shù)據(jù)接收太快的時候柜与，我們來不及處理已經(jīng)收到的數(shù)據(jù)巧勤，那么，當(dāng)再次收到數(shù)據(jù)的時候弄匕，就會將之前還未處理的數(shù)據(jù)覆蓋掉颅悉。那么就會出現(xiàn)丟包的現(xiàn)象了，對我們的程序是一個致命的創(chuàng)傷迁匠。
那么如何避免這種情況的發(fā)生呢剩瓶，很顯然，上面說的一些隊列的特性很容易幫我們實現(xiàn)我們需要的情況城丧。將接受的數(shù)據(jù)緩存一下延曙，讓處理的速度有些許緩沖，使得處理的速度趕得上接收的速度亡哄，上面又已經(jīng)分析了普通隊列與環(huán)形隊列的優(yōu)劣了枝缔，那么我們肯定是用環(huán)形隊列來進(jìn)行實現(xiàn)了。下面就是代碼的實現(xiàn)：
∥霉摺①定義一個結(jié)構(gòu)體：[C] 純文本查看 復(fù)制代碼?1typedef struct2{3 u16 Head; 4 u16 Tail;5 u16
Lenght;6 u8 Ring_Buff[RINGBUFF_LEN];7}RingBuff_t;8RingBuff_t
ringBuff;//創(chuàng)建一個ringBuff的緩沖區(qū)
≡感丁②初始化結(jié)構(gòu)體相關(guān)信息：使得我們的環(huán)形緩沖區(qū)是頭尾相連的，并且里面沒有數(shù)據(jù)截型，也就是空的隊列趴荸。[C] 純文本查看 復(fù)制代碼?1/**2* @Brief
RingBuff_Init3* @param void4* @Return void5* @author 杰杰6* @date 20187* @version
v1.08* @NOTE 初始化環(huán)形緩沖區(qū)9*/10void RingBuff_Init(void)11{12 //初始化相關(guān)信息13
ringBuff.Head = 0;14 ringBuff.Tail = 0;15 ringBuff.Lenght = 0;16}
初始化效果如下：
寫入環(huán)形緩沖區(qū)的代碼實現(xiàn)：[C] 純文本查看 復(fù)制代碼1/**
2* @brief Write_RingBuff
3* @param u8 data
4* @return FLASE:環(huán)形緩沖區(qū)已滿，寫入失敗;TRUE:寫入成功
5* @author 杰杰
6* @date 2018
7* @version v1.0
8* @note 往環(huán)形緩沖區(qū)寫入u8類型的數(shù)據(jù)
9*/
10u8 Write_RingBuff(u8 data)
11{
12 if(ringBuff.Lenght >= RINGBUFF_LEN) //判斷緩沖區(qū)是否已滿
13 {
14 return FLASE;
15 }
16 ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Tail]=data;
17// ringBuff.Tail++;
18 ringBuff.Tail = (ringBuff.Tail+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問
19 ringBuff.Lenght++;
20 return TRUE;
21}
讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)的代碼實現(xiàn)：[C] 純文本查看 復(fù)制代碼1/**
2* @brief Read_RingBuff
3* @param u8 *rData菠劝，用于保存讀取的數(shù)據(jù)
4* @return FLASE:環(huán)形緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)赊舶，讀取失敗;TRUE:讀取成功
5* @author 杰杰
6* @date 2018
7* @version v1.0
8* @note 從環(huán)形緩沖區(qū)讀取一個u8類型的數(shù)據(jù)
9*/
10u8 Read_RingBuff(u8 *rData)
11{
12 if(ringBuff.Lenght == 0)//判斷非空
13 {
14 return FLASE;
15 }
16 *rData = ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Head];//先進(jìn)先出FIFO睁搭，從緩沖區(qū)頭出
17// ringBuff.Head++;
18 ringBuff.Head = (ringBuff.Head+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問
19 ringBuff.Lenght--;
20 return TRUE;
對于讀寫操作需要注意的地方有兩個：
1：判斷隊列是否為空或者滿，如果空的話笼平，是不允許讀取數(shù)據(jù)的园骆，返回FLASE。如果是滿的話寓调，也是不允許寫入數(shù)據(jù)的锌唾，避免將已有數(shù)據(jù)覆蓋掉。那么如果處理的速度趕不上接收的速度夺英，可以適當(dāng)增大緩沖區(qū)的大小晌涕，用空間換取時間。
2：防止指針越界非法訪問痛悯，程序有說明余黎，需要使用者對整個緩沖區(qū)的大小進(jìn)行把握。
那么在串口接收函數(shù)中：[C] 純文本查看 復(fù)制代碼?1/**2* @brief Write_RingBuff3* @param u8 data4*
@return FLASE:環(huán)形緩沖區(qū)已滿载萌，寫入失敗;TRUE:寫入成功5* @author 杰杰6* @date 20187* @version v1.08*
@note 往環(huán)形緩沖區(qū)寫入u8類型的數(shù)據(jù)9*/10u8 Write_RingBuff(u8 data)11{12 if(ringBuff.Lenght
>= RINGBUFF_LEN) //判斷緩沖區(qū)是否已滿13 {14 return FLASE;15 }16
ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Tail]=data;17// ringBuff.Tail++;18 ringBuff.Tail =
(ringBuff.Tail+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問19 ringBuff.Lenght++;20 return
TRUE;21}
測試效果
測試數(shù)據(jù)沒有發(fā)生丟包現(xiàn)象
補(bǔ)充
對于現(xiàn)在的階段惧财，杰杰我本人寫代碼也慢慢學(xué)會規(guī)范了。所有的代碼片段均使用了可讀性很強(qiáng)的扭仁，還有可移植性也很強(qiáng)的垮衷。我使用了宏定義來決定是否開啟環(huán)形緩沖區(qū)的方式來收發(fā)數(shù)據(jù)，移植到大家的代碼并不會有其他副作用乖坠，只需要開啟宏定義即可使用了搀突。[C]
純文本查看 復(fù)制代碼?
1/**
2* @brief Read_RingBuff
3* @param u8 *rData，用于保存讀取的數(shù)據(jù)
4* @return FLASE:環(huán)形緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)熊泵，讀取失敗;TRUE:讀取成功
5* @author 杰杰
6* @date 2018
7* @version v1.0
8* @note 從環(huán)形緩沖區(qū)讀取一個u8類型的數(shù)據(jù)
9*/
10u8 Read_RingBuff(u8 *rData)
11{
12 if(ringBuff.Lenght == 0)//判斷非空
13 {
14 return FLASE;
15 }
16 *rData = ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Head];//先進(jìn)先出FIFO仰迁，從緩沖區(qū)頭出
17// ringBuff.Head++;
18 ringBuff.Head = (ringBuff.Head+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問
19 ringBuff.Lenght--;
20 return TRUE;
21}
當(dāng)然，我們完全可以用空閑中斷與DMA傳輸戈次，效率更高轩勘，但是某些單片機(jī)沒有空閑中斷與DMA，那么這種環(huán)形緩沖區(qū)的作用就很大了怯邪，并且移植簡便绊寻。
最后搞一些stm32方面的參考資料
