环形缓冲区

MCU 串口接收环形缓冲区的实现-LMLPHP

1. 环形缓冲区的特性

1.先进先出

2. 当缓冲区被使用完,且又有新的数据需要存储时,丢掉历史最久的数据,保存最新的数据

现实中的存储介质都是线性的,因此我们需要做一下处理,才能在功能上实现环形缓冲区

MCU 串口接收环形缓冲区的实现-LMLPHP

算法说明:
1、pHead和pTail分别是连续存储介质的首地址和尾地址
2、pTail - pHead 的值是环形缓冲区的总长度
3、pValid 是使用区域的起始指针,取数据时的起点,当取数据时pValid要发生偏移
4、pValidTail 是使用区域的的结尾指针,存数据时的起点,当存数据时,pValidTail要发生偏移
5、现有长度为addLen字节要存入,当pValidTail + addLen > pTail 时(超出了缓冲区,这时就要绕到开头pHead)
int len1 = pTail - pValidTail;
int len2 = addLen - len1;
pValidTail = pHead + len2;//新的使用区的尾指针
6、判断总长度是否变更,即是否有数据覆盖pValid所指向的区域,如果有,要偏移pValid

2. 算法验证代码

ringBuffer.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include "ringBuffer.h"
#define BUFFER_SIZE  16   //缓冲区的长度,可以修改

static u32 validLen;//已使用的数据长度
static u8* pHead = NULL;//环形存储区的首地址
static u8* pTail = NULL;//环形存储区的结尾地址
static u8* pValid = NULL;//已使用的缓冲区的首地址
static u8* pValidTail = NULL;//已使用的缓冲区的尾地址

/*
 * 初始化环形缓冲区
 * 环形缓冲区这里可以是malloc申请的内存,也可以是Flash存储介质
 * */
void initRingbuffer(void)
{
	if(pHead == NULL)
	{
		pHead = (u8*) malloc(BUFFER_SIZE);
	}
	pValid = pValidTail = pHead;
	pTail = pHead + BUFFER_SIZE;
	validLen = 0;
}

/*
 * function:向缓冲区中写入数据
 * param:@buffer 写入的数据指针
 * 		 @addLen 写入的数据长度
 * return:-1:写入长度过大
 * 		  -2:缓冲区没有初始化
 * */
int wirteRingbuffer(u8* buffer,u32 addLen)
{
	if(addLen > BUFFER_SIZE) return -2;
	if(pHead==NULL) return -1;
	assert(buffer);

	//将要存入的数据copy到pValidTail处
	if(pValidTail + addLen > pTail)//需要分成两段copy
	{
		int len1 = pTail - pValidTail;
		int len2 = addLen - len1;
		memcpy( pValidTail, buffer, len1);
		memcpy( pHead, buffer + len1, len2);
		pValidTail = pHead + len2;//新的有效数据区结尾指针
	}else
	{
		memcpy( pValidTail, buffer, addLen);
		pValidTail += addLen;//新的有效数据区结尾指针
	}

	//需重新计算已使用区的起始位置
	if(validLen + addLen > BUFFER_SIZE)
	{
		int moveLen = validLen + addLen - BUFFER_SIZE;//有效指针将要移动的长度
		if(pValid + moveLen > pTail)//需要分成两段计算
		{
			int len1 = pTail - pValid;
			int len2 = moveLen - len1;
			pValid = pHead + len2;
		}else
		{
			pValid = pValid + moveLen;
		}
		validLen = BUFFER_SIZE;
	}else
	{
		validLen += addLen;
	}

	return 0;
}

/*
 * function:从缓冲区内取出数据
 * param   :@buffer:接受读取数据的buffer
 *		    @len:将要读取的数据的长度
 * return  :-1:没有初始化
 *	 	    >0:实际读取的长度
 * */
int readRingbuffer(u8* buffer,u32 len)
{
	if(pHead==NULL) return -1;

	assert(buffer);

	if(validLen ==0) return 0;

	if( len > validLen) len = validLen;

	if(pValid + len > pTail)//需要分成两段copy
	{
		int len1 = pTail - pValid;
		int len2 = len - len1;
		memcpy( buffer, pValid, len1);//第一段
		memcpy( buffer+len1, pHead, len2);//第二段,绕到整个存储区的开头
		pValid = pHead + len2;//更新已使用缓冲区的起始
	}else
	{
		memcpy( buffer, pValid, len);
		pValid = pValid +len;//更新已使用缓冲区的起始
	}
	validLen -= len;//更新已使用缓冲区的长度

	return len;
}

/*
 * function:获取已使用缓冲区的长度
 * return  :已使用的buffer长度
 * */
u32 getRingbufferValidLen(void)
{
	return validLen;
}

/*
 * function:释放环形缓冲区
 * */
void releaseRingbuffer(void)
{
	if(pHead!=NULL) free(pHead);
	pHead = NULL;
}

ringBuffer.h

#ifndef RINGBUFFER_H_
#define RINGBUFFER_H_
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u32;

void initRingbuffer(void);
int wirteRingbuffer(u8* buffer,u32 len);
int readRingbuffer(u8* buffer,u32 len);
u32 getRingbufferValidLen(void);
void releaseRingbuffer(void);

#endif /* RINGBUFFER_H_ */

 测试 main 函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "ringBuffer.h"
// 主函数
int main()
{
	char c;
	int readLen;
	u8 readBuffer[10];
	//setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0); //pinrtf、putchar不能立马输出,打开此注释
	initRingbuffer();

	printf("Please enter a line [blank line to terminate]> ");
	do{
		c=getchar();
		putchar(c);
		switch(c)
		{
			case 'Q':
				goto exit;
			break;
			case 'R':
				readLen = readRingbuffer(readBuffer,10);
				printf("readRingbuffer len:%d\n",readLen);
				if(readLen > 0){
					printf("readRingbuffer:");
					for(int i=0;i<readLen;i++){
						printf("%c ",(char)readBuffer[i]);
					}
					printf("\n");
				}
			break;
			default :
				if(c!='\n') wirteRingbuffer((u8*)&c,1);
			break;
		}
	}while (1);



exit:
	releaseRingbuffer();
	printf("exit.\n");
    return 0;
}
03-04 10:54