GoKit3.0 STM32源码之串口分析

昨天分享了整个程序的架构，今天重点分析一下串口接收数据这块的机制，机智云底板与服务器之间传输之所以这么稳定，一部分原因得益于此。

我们知道，通过串口接收数据一般有3中方式，轮询、中断以及DMA。轮询模式为堵塞模式，必须要定时去查询收到的数据；中断模式为非堵塞模式，也是平时用的比较多的，但每次只能接收一个字节；还有一个比较好的方法那就是用串口的空闲中断+DMA实现串口数据的接收，在接收一帧数据只需要中断一次，这样就可以接收不定长数据了。机智云GoKit_STM32这里采用的方式2，即常规的中断方式。

数据通讯采用的串口2，引脚为GPIO2和GPIO3，在gizwitsInit（）中进行初始化，我们进去看看

上图主要初始化了一些硬件接口，并开启中断，这也是我们一般的写法，再往下看，看到一个pRb的结构体，这是个什么呢，我们追踪下，下面是pRb的定义

我们先来解释下环形缓冲区的原理：

环形缓冲区通常有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据，写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区。通过移动读指针和写指针就可以实现缓冲区的数据读取和写入。在通常情况下，环形缓冲区的读用户仅仅会影响读指针，而写用户仅仅会影响写指针。

这里的rbCapacity代表缓冲区的容量，head指向了读区域，tail指向了写区域，rbBuff指向缓冲区的入口地址，示意图入下

明白了结构体的定义，我们接着往下看

rbCreate（），顾名思义，此函数的作用用于创建缓冲区，将缓冲区的head/Tail都指向缓冲区的首地址，那么rbCapacity和rbBuff在哪里赋值的呢？我们返回去看gizwitsInit（）；

看到这里我们就明白了，继续往下看，这个函数为删除缓冲区函数，将结构体里面的数据全部清零

这个函数为获取缓冲区的总容量，很好理解

接下来这个函数为缓冲区有多少数据可以读，有三种情况：

1、Head和Tail都指向同一个地址，可读大小为0，返回0，这种情况只会出现在缓冲区还没有数据的时候，使用之后就不会出现头尾重合的现象；

2、Head<Tail，如下图所示，缓冲区已经写了一部分数据，但还没到最后，可读的部分为蓝灰色区域（tail-head）;

3、Head>Tail，如下图所示，缓冲区已经写满，并且从开头处重新写了数据，可读部分为蓝灰色区域（rb_capacity(rb) - (rb->rb_head - rb->rb_tail)）；

接下来的函数为可写区域大小，直接用总容量rb_capacity(rb)减去可读区域大小就好了。

然后是读数据函数，从Head处开始读，读取count个数据，放到data地址开始的数据区域，如下图所示，也是分为三种情况

1、Head<Tail，首先要从count和可读区域大小中选最小的那个值，避免count大于可读区域的问题出现，然后使用memcpy将rbHeadz地址开始的最小个数的数据复制到data地址开始的数据段中，之后将Head增加相应的个数，用于下一次Read。

2、Head>Tail，且count中的数据小于从Head到缓冲区尾部的个数，即小于下图中的蓝灰色，与第一种情况一样，直接复制相应内存，之后修改Head指针即可。

3、Head>Tail，且count中的数据大于从Head到缓冲区尾部的个数，即大于下图中的看灰色，这种情况我们就先把Head到缓冲区尾部的数据复制到data处，再把绿色区域的复制过去，这里绿色部分并不会超过Tail，写操作中做了限制。

最后是写数据函数，把从data指向的地址，写到Tail指向的地址，写count个数据，返回成功写入的个数，在这里判断了要写入的数据大小要小于可写区域大小，防止数据覆盖，如下图所示，也是分为三种情况

1、Head<Tail，且count小于Tail到缓冲区尾部的可写数据大小，直接复制数据，假如Tail已经到了缓冲区尾部，直接将Tail到缓冲区首地址。如下图所示

2、Head<Tail，且count大于Tail到缓冲区尾部可写数据大小，先复制数据到尾部，之后Tail回到缓冲区首地址，将剩余的部分写入进去。如下图所示

3、Head>Tail，这个因为已经做了数据合法判断，所以直接复制数据就行。如下图所示那么明白了串口环形buff的机制，数据是从哪里进入的呢，我们找到串口中断的入口，

可以看到中断程序非常简单，中断之后直接往缓冲区丢一个数据就行了，采用这种数据结构，大大提高了程序的稳定性，同时操作起数据来也很方便，需要的时候直接去读缓冲区数据就好了。今天就先分享这么多，下期分享机智云的协议与结构体的定义，谢谢大家！