嵌入式C语言中数据缓冲技术的应用实现

在嵌入式项目开发中，经常会涉及到数据的交互。比如汽车电子产品中的CAN通信，数据的收发经常是偶发的，一般有事件产生，就会回触发一些网络数据，这些网络数据在总线上往往是偶尔产生的，而且可能会集中触发。但是对于单个处理器，是不能及时处理多个集中触发的任务的，因此必须要借助数据缓冲技术。当然首先需要硬件资源支持，再才能通过软件依次处理这些缓冲数据。

我们先来看一下CAN总线系统：

 

我们还是以实际项目举例，比如选用NXP KEA128的单片机，其CAN接收、发送缓冲区特性描述如下：

• 采用FIFO 存储方案的5个接收缓冲区

• 3 个发送缓冲区，采用“本地优先级”概念进行内部排序

这里相当于接收有5个缓冲区，发送有3个缓冲区。接收一般多于发送，因为发送是主动的，可控的；而接收是被动的，不可控的。

接收报文缓冲采用如下的结构：

 

从Rx0到Rx4，采用FIFO也就是先进先出的原则。硬件接收缓冲器有5个，也就是说这款处理器，在一个处理周期内，底层最多存放5个数据帧，也就是说同一时间内只能接收5个数据帧，多了就会被覆盖掉。

接收报文中断函数

void MSCAN_RX_Handler(void)
{
    stMsgBuf * pBuf;
    ......
	
    pBuf = &(RxMsgBuf[RMB_i]);
	
    pBuf->Dat[0] = MSCAN_REDSR0;
    pBuf->Dat[1] = MSCAN_REDSR1;
    pBuf->Dat[2] = MSCAN_REDSR2;
    pBuf->Dat[3] = MSCAN_REDSR3;
    pBuf->Dat[4] = MSCAN_REDSR4;
    pBuf->Dat[5] = MSCAN_REDSR5;
    pBuf->Dat[6] = MSCAN_REDSR6;
    pBuf->Dat[7] = MSCAN_REDSR7;
    pBuf->DatLen = (MSCAN_RDLR & 0x0F);
    pBuf->IDReg[0] = MSCAN_RSIDR0;
    pBuf->IDReg[1] = MSCAN_RSIDR1;

    RMB_i++;
    if (RMB_i >= 5)
    {
        RMB_i = 0;
    }
......
}

依靠中断函数接收到的所有报文，尽量要在一个时间片里全部处理完成。如果处理不完，就必须用到二级缓存，二级缓存的空间可以比实际硬件缓存空间定义得大一点。比如这里的RxMsgBuf[RMB_i]，可以定义8到16个缓冲空间。那么接收中断函数就可以改成：

void MSCAN_RX_Handler(void)
{
    stMsgBuf * p2Buf;
    ......
	
    p2Buf = &(RxMsg2Buf[RM2B_i]);
	
    p2Buf->Dat[0] = MSCAN_REDSR0;
    p2Buf->Dat[1] = MSCAN_REDSR1;
    p2Buf->Dat[2] = MSCAN_REDSR2;
    p2Buf->Dat[3] = MSCAN_REDSR3;
    p2Buf->Dat[4] = MSCAN_REDSR4;
    p2Buf->Dat[5] = MSCAN_REDSR5;
    p2Buf->Dat[6] = MSCAN_REDSR6;
    p2Buf->Dat[7] = MSCAN_REDSR7;
    p2Buf->DatLen = (MSCAN_RDLR & 0x0F);
    p2Buf->IDReg[0] = MSCAN_RSIDR0;
    p2Buf->IDReg[1] = MSCAN_RSIDR1;

    RM2B_i++;
    if (RM2B_i >= 16)
    {
        RM2B_i = 0;
    }
......
}

这里的“二级缓存”，实际上是一个纯软件概念。就是为了解决如果一个时间片处理不完当前收到的所有报文，是可以累积到下个时间片再处理的。中断函数只负责把收到的报文往二级缓存里放，当然这里放满了16个的话，也会产生二级缓存溢出，所以应用层的处理函数也需要及时去提取报文做处理。

与之相对应的发送报文缓冲采用如下的结构：

 

其实和接收报文的缓冲原理上差不多，只是优先级可以自己配置。相对接收实现起来会比较简单，也不需要建立二级缓存，因为完全可以自己控制发送流量。

 

原文：https://www.toutiao.com/i6951918761750315553/