基于双缓冲队列的串口通信模块.pdf

经验交流 EXPERIENCE EX CHA NGE 基于双缓冲队列的串口通信模块※ ■ 华中科技大学 邱鹏 卢社阶 串口通信模块是单片机系统或者目前的嵌入式系统 那就是在发送一个字符串的过程中，CPU不能去做其它 中常见的组成部分，被广泛用于系统调试和与外界通 的事情，必须等待全部字符发送完成后返回。以上述 信。一般的MCU都内置了串口的硬件控制模块，用户 MCU为例，其最高主频为66MHz，由于采用的是ARMv4 只需要编写比较简单的控制程序就可以使用串口通信。 体系结构，可以达到0.9指令每周期，而其串口最高波 尽管如此，在实际使用中，考虑到效率和使用的方便 特率为115 200 bps，这样就有大量的指令周期被浪费， 性，有必要对串口通信软件进行仔细的设计，使得通过 而且在发送较长的字符串时会严重影响系统的实时性。 串口通信的其它软件模块能够比较简单和方便的使用， 因此，在实际的系统中一般更多的采用中断方法，发送 并且尽量不因为串口通信影响整个系统的性能。下面通 一个字节之后，转去做其它的处理，发送完后自动进入 过讨论常见的串口软件使用方法，并提出一种称之为双 发送中断，再发送下一个字节。这种方式比查询法提高 缓冲队列的串口缓冲区管理策略的串口软件模块的实现 了CPU的利用率，在串口部分进行发送和移位等操作 方法和其中要注意的问题。 时，CPU不用干预，但是同时也使串口的软件部分变得 1 常用的串口处理方法 比较复杂，需要增加相应的中断服务程序(ISR)以及相关 软件缓冲区的管理。由于中断是由硬件触发的，为了使 串口部分的底层软件可以认为是串口的驱动程序， 中断进入后能找到要发送的数据，最直接的办法就是设 对上层软件而言，它应该提供一种比较自然而简洁的使 置一个全局的数组和一个指向待发送数据的指针，这样 用方式。以串口的发送为例，使用者可以直接调用一个 每次中断进入后就发送指针指向的字节，直到发完。 函数输出一个字符串或者就像在通用平台上使用标准C 2 基于双缓冲队列的方法 中的printf函数一样。 对上面的接口已经确定了，下面讨论实现的问题。 在采用上述的中断方式后，进一步考虑整个处理流 串口驱动的实现方法通常有两种： 程，以及中断服务程序和上层程序交互的方便性，对缓 (1)基于查询的办法 冲区进行了仔细设计。 由于串口发送和接收的数据是相对独立的，故将其 发送过程中不断检测串口硬件的发送缓冲区是不是 分开，设置两个缓冲区，一个是发送缓冲区TxBuf，一 为空，如果是，发送一个字节。如果还有数据没有发完， 个是接收缓冲区RxBuf，并为每个缓冲区分别设置两个 继续上述过程。 指针，一个记录中断服务程序将处理的字节，另一个记 下面以三星的S3C44B0X MCU为例，给出了基于查 录使用串口服务的上层程序将处理的字节。以串口发送 询方法的串口发送的示意代码。 为例，两个指针分别为inTxBuf和outTxBuf。outTxBuf指 void Uart_SendStr (char *pt){ char *p; 向发送中断将要发送的数据，inTxBuf指向上层程序将 p = pt; 数据放入缓冲区的起始位置。这种方式被称之为采用双 while(*p !=‘0’){