STM32串口如何代码实现更高效的接收消息

摘要
本文介绍设计一个环形队列数据结构以实现串口更稳定的接收消息，并有效防止丢包 。

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：

#define MAX_QUEUE_LEN  (4096) // 4K
#define RW_OK   0
#define FULL_ERROR    1
#define EMPTY_ERROR   2

typedef uint8_t boolean;

typedef struct
{
    u16 MemFrontSendIndex ;
    u16 MemRearRecvIndex ;
    u16 MemLength ;
    u8  MemDataBuf[MAX_QUEUE_LEN];
} Queue_Mem_Struct , * Queue_Mem_Struct_p ;

Queue_Mem_Struct Queue_Recv ;

boolean QueueMemDataInsert(u8 data)
{
    if (MAX_QUEUE_LEN == Queue_Recv.MemLength)
    {
        return FULL_ERROR;
    }
    else
    {
        Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemRearRecvIndex] = data ;
        //        if(++Queue_Recv.MemRearRecvIndex >= MAX_QUEUE_LEN){Queue_Recv.MemRearRecvIndex = 0;}
        Queue_Recv.MemRearRecvIndex = (Queue_Recv.MemRearRecvIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
        Queue_Recv.MemLength ++ ;
        return RW_OK;
    }
}

boolean QueueMemDataDel(u8 *data)
{
    if (0 == Queue_Recv.MemLength)
    {
        return EMPTY_ERROR;
    }
    else
    {
        *data = Queue_Recv.MemDataBuf[Queue_Recv.MemFrontSendIndex]  ;
        Queue_Recv.MemFrontSendIndex = (Queue_Recv.MemFrontSendIndex + 1) % MAX_QUEUE_LEN;
        Queue_Recv.MemLength -- ;
        return RW_OK;
    }
}

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！