嵌入式硬件通信接口-使用RingBuffer处理数据（一）
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前三节完整说明了UART的原理以及实现过程，事实上UART只是一个传输层的协议，
在实际的项目使用中，往往是根据项目的具体需求，在以UART作为物理传输接口的通信方式上，自定义私有的应用层协议，这个应用层协议本质就是数据协议，并且对协议的解析和实现，都需要MCU对数据进行缓存、计算、校验、分析等操作。
说到缓存，在这先卖个关子……
估计大部分人首先想到的是，代码里定义个全局变量的缓存数组，然后从串口的接收寄存器读出数据，并逐个字节地写到缓存数组里，接完一包数据，执行数据分析……
这个想法是对的，逻辑是通的，但是……
多少字节是完整一包数据？
如果是中断接收，第一包收完还未来得及完全处理，有数据进来触发中断，又被写入缓存数组覆盖旧数据呢？
针对这问题，也许有人会想到，多定义几个缓存数组，数据包写满一个缓存数组则开始写到另一缓存数组，或者分析处理前先拷贝出来，再或者分析处理前关串口接收……
说来说去，这样子倒腾数据，一包一包的拷来移去的，太没效率了，还想关中断，这样通信效率也太低了！
针对这里的缓存问题，引入一个经典： 循环缓冲区Circular buffer。
有很多叫法：圆形缓冲区(器)、圆形队列…
如此经典，在互联网上的资料也是相当多了，中文版的介绍推荐使用百度百科进行搜索“环形缓冲器”，英文版推荐使用维基百科进行搜索“Circular
buffer”，在此不再赘述。
当你了解循环缓冲区之后，是不是早已磨刀霍霍地想马上敲代码？不着急，先到开源社区网站找一找，这里推荐GitHub。
好的开源项目，有人参与维护，还有人参与使用并给予反馈，使得项目代码更健壮。
到GitHub主页搜索“Circular buffer”找到相关项目，筛选C语言的项目：
从搜索结果中看到，按照相关程度排序方式下，被星标收藏的项目最多的是“TPCircularBuffer”，点进去后发现它用于音频处理“A
simple, fast circular buffer implementation for audio
processing”，换个精简的来看吧。
返回搜索结果列表，点击第二个的“Ring-Buffer”，它的描述已经说明是用于嵌入式系统“A
simple ring buffer (circular buffer) designed for embedded
systems.”，眼看embedded就亲切，就用这项目参考。
目测该项目确实有些久远了，最后一次commit已是两年前的2016年5月了。先不管，好酒也是有年份的！
下载到本地，打开项目文件夹，查看C文件和H文件。
快速浏览ringbuffer.c文件中对外封装的各个函数，主要有：
-
循环缓冲区初始化
-
增加一个数据元素
-
增加多个数据元素
-
读取一个元素
-
读取多个元素
-
查看某一元素（即不读出，不改变读偏移量）。
从这个项目的“增加一个数据元素”函实现过程，可以看到
buffer->head_index = ((buffer->head_index + 1) & RING_BUFFER_MASK);
这条语句执行的结果是每新增一个元素，写的偏移量递增，并且达到RING_BUFFER_SIZE时又回到0，同样的在读操作中也是如此，这使得在读写元素的时候，偏移量都在缓冲区的范围内。
事实上这个项目已经把循环缓冲区的基本功能已经设计完全了，基本的使用起来已经OK了。
在这里值得注意的是，源码中的ring_buffer_size_t是uint8_t类型，如果需要操作255个字节以上的内存空间，则需要把ring_buffer_size_t改成uint16_t或者uint32_t类型。
源码的实现逻辑比较简单，完全可以根据网络的参考资料将这套源码吃透，有兴趣的可以拉下来看看，尝试移植到自己工程中使用。
毕竟是别人做的，但是为了符合自己工程中的需求，还是有必要重新设计自己的循环缓冲区功能处理模块。关于如何设计自己的循环缓冲区处理模块，敬请期待下回分解！
本来要讲数据协议的，写着写着又把环形缓冲区写的多了，关于起止式的数据协议，那就敬请期待下下回分解。
参考资料：
《Circular_buffer》@维基百科
https://en.wikipedia.org/wiki/Circular_buffer
《环形缓冲器》@百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E7%8E%AF%E5%BD%A2%E7%BC%93%E5%86%B2%E5%99%A8
《Ring-Buffer》@Github
https://github.com/AndersKaloer/Ring-Buffer
