佇列的概念

在此之前，我們來回顧一下佇列的基本概念：

佇列 (Queue)：是一種先進先出(First In First Out ,簡稱 FIFO)的線性表，只允許在一端插入（入隊），在另一端進行洗掉（出隊），
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佇列的特點

類似售票排隊視窗，先到的人看到能先買到票，然后先走，后來的人只能后買到票

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佇列的常見兩種形式

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普通佇列

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在計算機中，每個資訊都是存盤在存盤單元中的，比喻一下吧，上圖的一些小正方形格子就是一個個存盤單元，你可以理解為常見的陣列，存放我們一個個的資訊，

當有大量資料的時候，我們不能存盤所有的資料，那么計算機處理資料的時候，只能先處理先來的，那么處理完后呢，就會把資料釋放掉，再處理下一個，那么，已經處理的資料的記憶體就會被浪費掉，因為后來的資料只能往后排隊，如過要將剩余的資料都往前移動一次，那么效率就會低下了，肯定不現實，所以，環形佇列就出現了，

環形佇列

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它的佇列就是一個環，它避免了普通佇列的缺點，就是有點難理解而已，其實它就是一個佇列，一樣有佇列頭，佇列尾，一樣是先進先出（FIFO），我們采用順時針的方式來對佇列進行排序，

佇列頭 (Head) : 允許進行洗掉的一端稱為隊首，
佇列尾 (Tail) : 允許進行插入的一端稱為隊尾，

環形佇列的實作：在計算機中，也是沒有環形的記憶體的，只不過是我們將順序的記憶體處理過，讓某一段記憶體形成環形，使他們首尾相連，簡單來說，這其實就是一個陣列，只不過有兩個指標，一個指向列隊頭，一個指向列隊尾，指向列隊頭的指標(Head)是緩沖區可讀的資料，指向列隊尾的指標(Tail)是緩沖區可寫的資料，通過移動這兩個指標(Head) &(Tail)即可對緩沖區的資料進行讀寫操作了，直到緩沖區已滿（頭尾相接），將資料處理完，可以釋放掉資料，又可以進行存盤新的資料了，

實作的原理：初始化的時候，列隊頭與列隊尾都指向0，當有資料存盤的時候，資料存盤在‘0’的地址空間，列隊尾指向下一個可以存盤資料的地方‘1’，再有資料來的時候，存盤資料到地址‘1’，然后佇列尾指向下一個地址‘2’，當資料要進行處理的時候，肯定是先處理‘0’空間的資料，也就是列隊頭的資料，處理完了資料，‘0’地址空間的資料進行釋放掉，列隊頭指向下一個可以處理資料的地址‘1’，從而實作整個環形緩沖區的資料讀寫，

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看圖，佇列頭就是指向已經存盤的資料，并且這個資料是待處理的，下一個CPU處理的資料就是1；而佇列尾則指向可以進行寫資料的地址，當1處理了，就會把1釋放掉，并且把佇列頭指向2，當寫入了一個資料6，那么佇列尾的指標就會指向下一個可以寫的地址，

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從佇列到串口緩沖區的實作

串口環形緩沖區收發：在很多入門級教程中，我們知道的串口收發都是：接收一個資料，觸發中斷，然后把資料發回來，這種處理方式是沒有緩沖的，當數量太大的時候，亦或者當資料接收太快的時候，我們來不及處理已經收到的資料，那么，當再次收到資料的時候，就會將之前還未處理的資料覆寫掉，那么就會出現丟包的現象了，對我們的程式是一個致命的創傷，

那么如何避免這種情況的發生呢，很顯然，上面說的一些佇列的特性很容易幫我們實作我們需要的情況，將接受的資料快取一下，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，上面又已經分析了普通佇列與環形佇列的優劣了，那么我們肯定是用環形佇列來進行實作了，下面就是代碼的實作：

定義一個結構體：

typedef struct
{
    u16 Head;           
    u16 Tail;
    u16 Lenght;
    u8 Ring_Buff[RINGBUFF_LEN];
}RingBuff_t;
RingBuff_t ringBuff;//創建一個ringBuff的緩沖區

初始化

初始化結構體相關資訊：使得我們的環形緩沖區是頭尾相連的，并且里面沒有資料，也就是空的佇列，

/**
 * @brief  RingBuff_Init
 * @param  void
 * @return void
 * @author 杰杰
 * @date   2018
 * @version v1.0
 * @note   初始化環形緩沖區
 */
void RingBuff_Init(void)
{
   //初始化相關資訊
   ringBuff.Head = 0;
   ringBuff.Tail = 0;
   ringBuff.Lenght = 0;
}

初始化效果如下：

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寫入環形緩沖區的代碼實作：

/**
 * @brief  Write_RingBuff
 * @param  u8 data
 * @return FLASE:環形緩沖區已滿，寫入失敗;TRUE:寫入成功
 * @author 杰杰
 * @date   2018
 * @version v1.0
 * @note   往環形緩沖區寫入u8型別的資料
 */
u8 Write_RingBuff(u8 data)
{
   if(ringBuff.Lenght >= RINGBUFF_LEN) //判斷緩沖區是否已滿
    {
      return FLASE;
    }
    ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Tail]=data;
//    ringBuff.Tail++;
    ringBuff.Tail = (ringBuff.Tail+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問
    ringBuff.Lenght++;
    return TRUE;
}

讀取緩沖區的資料的代碼實作：

/**
 * @brief  Read_RingBuff
 * @param  u8 *rData，用于保存讀取的資料
 * @return FLASE:環形緩沖區沒有資料，讀取失敗;TRUE:讀取成功
 * @author 杰杰
 * @date   2018
 * @version v1.0
 * @note   從環形緩沖區讀取一個u8型別的資料
 */
u8 Read_RingBuff(u8 *rData)
{
   if(ringBuff.Lenght == 0)//判斷非空
    {
       return FLASE;
    }
   *rData = https://www.cnblogs.com/iot-dev/p/ringBuff.Ring_Buff[ringBuff.Head];//先進先出FIFO，從緩沖區頭出
//   ringBuff.Head++;
   ringBuff.Head = (ringBuff.Head+1)%RINGBUFF_LEN;//防止越界非法訪問
   ringBuff.Lenght--;
   return TRUE;
}

對于讀寫操作需要注意的地方有兩個：

判斷佇列是否為慷訓者滿，如果空的話，是不允許讀取資料的，回傳FLASE，如果是滿的話，也是不允許寫入資料的，避免將已有資料覆寫掉，那么如果處理的速度趕不上接收的速度，可以適當增大緩沖區的大小，用空間換取時間，
防止指標越界非法訪問，程式有說明，需要使用者對整個緩沖區的大小進行把握，

那么在串口接收函式中：

void USART1_IRQHandler(void)   
{
   if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷
                   {
           USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);       //清楚標志位
           Write_RingBuff(USART_ReceiveData(USART1));      //讀取接收到的資料
       }
}

測驗效果

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測驗資料沒有發生丟包現象

補充

對于現在的階段，杰杰我本人寫代碼也慢慢學會規范了，所有的代碼片段均使用了可讀性很強的，還有可移植性也很強的，我使用了宏定義來決定是否開啟環形緩沖區的方式來收發資料，移植到大家的代碼并不會有其他副作用，只需要開啟宏定義即可使用了，

 #define USER_RINGBUFF  1  //使用環形緩沖區形式接收資料
 #if  USER_RINGBUFF
 /**如果使用環形緩沖形式接收串口資料***/
 #define  RINGBUFF_LEN          200     //定義最大接收位元組數 200
 #define  FLASE   1 
 #define  TRUE    0 
 void RingBuff_Init(void);
 u8 Write_RingBuff(u8 data);
 u8 Read_RingBuff(u8 *rData);
#endif

當然，我們完全可以用空閑中斷與DMA傳輸，效率更高，但是某些單片機沒有空閑中斷與DMA，那么這種環形緩沖區的作用就很大了，并且移植簡便，