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嵌入式框架Zorb Framework搭建二:环形缓冲区的实现俄罗斯贵宾会

我是卓波,我是一名嵌入式工程师,我万万没想到我会在这里跟大家吹牛皮。

嵌入式框架Zorb Framework搭建过程

嵌入式框架Zorb Framework搭建一:嵌入式环境搭建、调试输出和建立时间系统

嵌入式框架Zorb Framework搭建二:环形缓冲区的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建三:列表的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建四:状态机的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建五:事件的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建六:定时器的实现

嵌入式框架Zorb Framework搭建七:任务的实现

 

一、前言

  在这一篇中,我们将为Zorb Framework提供环形缓冲区的功能。环形缓冲区主要应用在字节数据流传输上,如串口、网口的收发都可以通过环形缓冲区进行缓存。例如我要通过串口发送命令“LED ON”来控制开发板的led灯亮起来,但开发板串口接收不是一次把“LED ON”同时接收,而是一个字节一个字节地接收,因此需要使用缓冲区来缓存数据,然后解析器来解析缓冲区的数据。

 

二、环形缓冲区设计

  我们先来看看要实现的缓冲区长什么样子,提供什么功能,这样方便我们设计。

  初步要提供的功能如下:

  1、要有可以缓存数据的空间

  2、可以知道总空间的大小

  3、可以知道已用空间的数量

  4、可以压入数据

  5、可以弹出数据

  6、我也可以在不弹出数据的情况下,读到特定长度的数据

  因此,初步设计的数据结构如下:

 1 /* 环形缓冲区数据结构 */
 2 typedef struct _RingBuffer
 3 {
 4     bool IsExternBuffer;  /* 是否外部缓冲区,是则销毁时不释放 */
 5     uint8_t *pBuf;        /* 缓冲区指针 */
 6     uint32_t Head;        /* 缓冲区头地址 */
 7     uint32_t Trail;       /* 缓冲区尾地址 */
 8     uint32_t Size;        /* 缓冲区大小 */
 9     uint32_t Count;       /* 数据字节数 */
10     
11     /* 缓冲器是否已满 */
12     bool (*IsFull)(struct _RingBuffer * const pRb);
13     
14     /* 缓冲器是否空 */
15     bool (*IsEmpty)(struct _RingBuffer * const pRb);
16     
17     /* 压入一个字节 */
18     bool (*SaveByte)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t byte);
19     
20     /* 取出一个字节 */
21     bool (*GetByte)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t *pByte);
22     
23     /* 读取缓冲器已使用字节个数 */
24     uint32_t (*GetCount)(struct _RingBuffer * const pRb);
25     
26     /* 读取n个字节(n超过最大数据数时全部读出) */
27     bool (*ReadBytes)(struct _RingBuffer * const pRb, uint8_t *pArray,
28         uint32_t n);
29     
30     /* 丢弃n个字节(n超过最大数据数时全部丢弃) */
31     bool (*DropBytes)(struct _RingBuffer * const pRb, uint32_t n);
32     
33     /* 清空缓冲器 */
34     bool (*Clear)(struct _RingBuffer * const pRb);
35     
36     /* 释放缓冲器(不释放外部创建的缓冲区) */
37     bool (*Dispose)(struct _RingBuffer * const pRb);
38 } RingBuffer;

  其实按实际需要,可能远不止上面提到的6种情况,例如我可以丢弃特定数量的字节数据,也可以直接清空掉缓冲区数据,甚至可以设想提供动态缓冲区的功能,也就是说可以释放缓冲器自己。

  缓冲区已经设计好了,具体实现请看附件代码或在文末的github地址拉框架源码。

 

三、环形缓冲区结果测试

  简单的测试代码如下:

 1 /**
 2   *****************************************************************************
 3   * @file    app_buffer.c
 4   * @author  Zorb
 5   * @version V1.0.0
 6   * @date    2018-06-28
 7   * @brief   环形缓冲区测试的实现
 8   *****************************************************************************
 9   * @history
10   *
11   * 1. Date:2018-06-28
12   *    Author:Zorb
13   *    Modification:建立文件
14   *
15   *****************************************************************************
16   */
17 
18 #include "app_buffer.h"
19 #include "zf_includes.h"
20 
21 /* 环形缓冲区指针 */
22 RingBuffer *rb;
23 
24 /******************************************************************************
25  * 描述  :任务初始化
26  * 参数  :无
27  * 返回  :无
28 ******************************************************************************/
29 void App_Buffer_init(void)
30 {
31     /* 创建500字节的缓冲区 */
32     RB_create(&rb, 500);
33 }
34 
35 /******************************************************************************
36  * 描述  :任务程序
37  * 参数  :无
38  * 返回  :无
39 ******************************************************************************/
40 void App_Buffer_process(void)
41 {
42     uint32_t i;
43     uint8_t buf[11];
44     uint8_t byte;
45     
46     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count before adding data is %drn", rb->Count);
47     
48     /* 填充10个字节数据(0-9) */
49     for (i = 0; i < 10; i++)
50     {
51         rb->SaveByte(rb, i);
52     }
53     
54     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count after adding data is %drn", rb->Count);
55     
56     /* 读出数据看是否正确 */
57     rb->ReadBytes(rb, buf, 10);
58     
59     ZF_DEBUG(LOG_D, "rb data is ");
60     
61     for (i = 0; i < 10; i++)
62     {
63         ZF_DEBUG(LOG_D, "%d ", buf[i]);
64     }
65     
66     ZF_DEBUG(LOG_D, "rnrn");
67     
68     /* 弹出数据 */
69     for (i = 0; i < 10; i++)
70     {
71         rb->GetByte(rb, &byte);
72         
73         ZF_DEBUG(LOG_D, "byte %d is %drn", i, byte);
74         ZF_DEBUG(LOG_D, "rb count is %drn", rb->Count);
75     }
76     
77     while(1);
78 }
79 
80 /******************************** END OF FILE ********************************/

  结果:

rb count before adding data is 0
rb count after adding data is 10
rb data is 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

byte 0 is 0
rb count is 9
byte 1 is 1
rb count is 8
byte 2 is 2
rb count is 7
byte 3 is 3
rb count is 6
byte 4 is 4
rb count is 5
byte 5 is 5
rb count is 4
byte 6 is 6
rb count is 3
byte 7 is 7
rb count is 2
byte 8 is 8
rb count is 1
byte 9 is 9
rb count is 0

 

四、最后

  本篇为Zorb Framework提供了环形缓冲区功能,只要涉及到字节流通信,基本都需要缓冲区来实现,可以说应用频率比较高。现在造了这个轮子,后面就可以直接造跑车了。

俄罗斯贵宾会, 

  Zorb Framework github:https://github.com/54zorb/Zorb-Framework

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