原创 基于AVR单片机队列的UART通信模块

对于堆栈来说，插入、删除操作是固定在一端进行的，这一端称为“栈顶”，另一端称为“栈底”。

堆栈指针（Stack  Pointer）用于指示栈顶位置（地址），在有些单片机中，堆栈指针可以通过程序去设置。这为实现自定义堆栈空间大小提供了可能性。

压栈操作：在堆栈顶部加入一个数据，并且将堆栈指针加1，出栈正好相入。这相对于栈是相上生长型。

uart.c:

/********************************
  基于队列的Mega8 UART通信驱动程序
  文件名:uart.c
  编译：WinAVR-20070122

  硬件：CA-M8X
  时钟：外部4MHz

  芯艺设计室 2004-2007  版权所有 
  转载请保留本注释在内的全部内容
  WEB: http://www.chipart.cn
  Email: changfutong@sina.com
*******************************/
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

#include "queue.h"

#define UART_BUF_SIZE 16      //发送和接收缓冲长度

HQUEUE g_SendQueue;  //发送队列句柄
HQUEUE g_RecvQueue;//接收队列句柄

uint8_t g_SendBuffer[UART_BUF_SIZE];//发送缓冲
uint8_t g_RecvBuffer[UART_BUF_SIZE];//接收缓冲

//接收中断SIG_UART_RECV
ISR(USART_RXC_vect )
{
  uint8_t c=UDR; 
  QueueInput(&g_RecvQueue,c);
}

//发送寄存器空中断
ISR (USART_UDRE_vect)
{
  if(QueueGetDataCount(&g_SendQueue)>0)//如果发送缓冲队列不空
  {
    UDR=QueueOutput(&g_SendQueue);  //发送一字节
  }
  else      //否则关闭发送中断
  {
    UCSRB&=~_BV(UDRIE);//关闭数据空中断  
  }
}

////////////以下为本模块三个接口函数///////////////////////////

//初始化
void UartInit(void)
{
  //UART硬件初始化
  UCSRB=0;
  UBRRH=0;
  UBRRL=25;      //9600   4MHz
   UCSRB=(1<<RXCIE)|(1<<RXEN)|(1<<TXEN);
  
  //创建发送／接收队列 
  QueueCreate(&g_SendQueue,g_SendBuffer,UART_BUF_SIZE);
  QueueCreate(&g_RecvQueue,g_RecvBuffer,UART_BUF_SIZE);
}

//读接收缓冲内的数据，buf为读取缓冲，size为buf能接收的最大长度，返回实际接收的长度
uint8_t UartRecv(uint8_t *buf,uint8_t size)
{
  uint8_t i;
  for(i=0;i<size;i++)
  {
    if(QueueGetDataCount(&g_RecvQueue)>0)
    {
      cli();//以下的队列操作不可被中断
      buf=QueueOutput(&g_RecvQueue);
      sei();//中断重新允许
    }
    else
    {
      break;
    }//if else
  }//for
  return i;//返回读到的数据字节数
}

//发送数据 ，buf为发送数据缓冲器，size为要发送的长度
void UartSend(uint8_t *buf,uint8_t size)
{
  uint8_t i;
  
  cli();  //以下的队列操作不可被中断
  
  for(i=0;i<size;i++)
    QueueInput(&g_SendQueue,buf);
  
  sei();  //中断重新允许
  
  UCSRB|=_BV(UDRIE);//数据空中断允许
}
//////////////////////////////////////////////////////////


uart.h:

//uart.h
#ifndef UART_H
#define UART_H

void UartInit(void);

uint8_t UartRecv(uint8_t *buf,uint8_t size);

void UartSend(uint8_t *buf,uint8_t size);

#endif

queue.c:

/********************************
  队列管理模块
  文件名:queue.c
  编译：WinAVR-20070122

  芯艺设计室 2004-2007  版权所有 
  转载请保留本注释在内的全部内容
  WEB: http://www.chipart.cn
  Email: changfutong@sina.com
*******************************/

#include <stdint.h>

#include "queue.h"

//向队列插入一字节
void QueueInput(PHQUEUE Q,uint8_t dat)
{
  if(Q->data_count < Q->buf_size)
  {
    Q->pBuffer[Q->in_index]=dat;    //写入数据
    Q->in_index=(Q->in_index+1) % (Q->buf_size);//调整入口地址
    Q->data_count++;  //调整数据个数(此操作不可被中断)
  }
  else
  {
    if(Q->error<255)
      Q->error++;
  }
}

//从队列读出一字节
uint8_t QueueOutput(PHQUEUE Q)
{
  uint8_t Ret=0;
  
  if(Q->data_count > 0)
  {
    Ret=Q->pBuffer[Q->out_index];  //读数据
    Q->out_index=(Q->out_index+1) % (Q->buf_size);  //调整出口地址
    Q->data_count--;
  }
  return Ret;
}

//获得队列中数据个数
uint8_t QueueGetDataCount(PHQUEUE Q)
{
  return Q->data_count;
}

//清空队列,执行时不可被中断
void QueueClear(PHQUEUE Q)
{
  Q->in_index=0;
  Q->out_index=0;
  Q->data_count=0;
  Q->error=0;
}

//初始化一队列
void QueueCreate(PHQUEUE Q,uint8_t *buffer,uint8_t buf_size)
{
  Q->pBuffer=buffer;
  Q->buf_size=buf_size;
  QueueClear(Q);
}


queue.h:


//queue.h
#ifndef QUEUE_H_
#define QUEUE_H_

//队列数据结构
typedef struct QUEUE_S
{
  uint8_t in_index;//入队地址
  uint8_t out_index;//出队地址
  uint8_t buf_size; //缓冲区长度
  uint8_t *pBuffer;//缓冲
  volatile uint8_t  data_count; //队列内数据个数
  uint8_t error;
}HQUEUE,*PHQUEUE;

void QueueInput(PHQUEUE Q,uint8_t dat);
uint8_t QueueOutput(PHQUEUE Q);
uint8_t QueueGetDataCount(PHQUEUE Q);
void QueueClear(PHQUEUE Q);
void QueueCreate(PHQUEUE Q,uint8_t *buffer,uint8_t buf_size);

#endif