基于Linux的kfifo移植到STM32（支持os的互斥访问）
<h2 id="基于linux的kfifo移植到stm32支持os的互斥访问">基于Linux的kfifo移植到STM32（支持os的互斥访问）</h2><h3 id="关于kfifo">关于kfifo</h3>
<p>kfifo是内核里面的一个First In First Out数据布局，它接纳环形循环队列的数据布局来实现；它提供一个无边界的字节省服务，最重要的一点是，它使用并行无锁编程技术，即当它用于只有一个入队线程和一个出队线程的场情时，两个线程可以并发操作，而不必要任何加锁活动，就可以包管kfifo的线程安全。</p>
<blockquote>
<p>具体什么是环形缓冲区，请看我以前的文章</p>
</blockquote>
<h3 id="说明">说明</h3>
<blockquote>
<p>关于kfifo的相干概念我不会介绍，有爱好可以看他的相干文档，我只将其实现过程移植重写，移植到实用stm32开辟板上，而且按照我个人习惯重新定名，<strong>RingBuff</strong>->意为环形缓冲区</p>
</blockquote>
<h3 id="ringbuff_t">RingBuff_t</h3>
<p>环形缓冲区的布局体成员变量，具体寄义看注释。<br />
buffer: 用于存放数据的缓存<br />
size: buffer空间的巨细<br />
in, out: 和buffer一起构成一个循环队列。 in指向buffer中队头，而且out指向buffer中的队尾</p>
<code>typedef struct ringbuff
{
uint8_t *buffer; /* 数据区域 */
uint32_t size; /* 环形缓冲区巨细 */
uint32_t in; /* 数据入队指针 (in % size) */
uint32_t out; /* 数据出队指针 (out % size) */
#if USE_MUTEX
MUTEX_T *mutex; /* 支持rtos的互斥 */
#endif
}RingBuff_t ;</code>
<h3 id="create_ringbuff">Create_RingBuff</h3>
<p>创建一个环形缓冲区，为了顺应后续对缓冲区入队出队的高效操作，环形缓冲区的巨细应为2^n字节，<br />
如果不是这个巨细，则体系默认裁剪以对应缓冲区字节。<br />
当然还可以优化，不外我现在并未做，思绪如下：如果体系支持动态分配内存，则向上对齐，制止浪费内存空间，否则就按照我默认的向下对齐，当内存越大，对齐导致内存走漏则会越多。对齐接纳的函数是<code>roundup_pow_of_two</code>。如果体系支持互斥量，那么还将创建一个互斥量用来做互斥访问，防止多线程同时使用导致数据丢失。</p>
<code>/************************************************************
* @brief Create_RingBuff
* @param rb：环形缓冲区句柄
* buffer：环形缓冲区的数据区域
* size：环形缓冲区的巨细，缓冲区巨细要为2^n
* @returnerr_t：ERR_OK表现创建成功，其他表现失败
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 用于创建一个环形缓冲区
***********************************************************/
err_t Create_RingBuff(RingBuff_t* rb,
uint8_t *buffer,
uint32_t size
)
{
if((rb == NULL)||(buffer == NULL)||(size == 0))
{
PRINT_ERR("data is null!");
return ERR_NULL;
}
PRINT_DEBUG("ringbuff size is %d!",size);
/* 缓冲区巨细必须为2^n字节,体系会强制转换,
否则大概会导致指针访问非法地点。
空间巨细越大,强转时丢失内存越多 */
if(size&(size - 1))
{
size = roundup_pow_of_two(size);
PRINT_DEBUG("change ringbuff size is %d!",size);
}
rb->buffer = buffer;
rb->size = size;
rb->in = rb->out = 0;
#if USE_MUTEX
/* 创建信号量不成功 */
if(!create_mutex(rb->mutex))
{
PRINT_ERR("create mutex fail!");
ASSERT(ASSERT_ERR);
return ERR_NOK;
}
#endif
PRINT_DEBUG("create ringBuff ok!");
return ERR_OK;
}</code>
<h3 id="roundup_pow_of_two">roundup_pow_of_two</h3>
<code>/************************************************************
* @brief roundup_pow_of_two
* @param size：通报进来的数据长度
* @returnsize：返回处理惩罚之后的数据长度
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 用于处理惩罚数据，使数据长度必须为 2^n
* 如果不是，则转换，丢弃多余部分，如
* roundup_pow_of_two(66) -> 返回 64
***********************************************************/
static unsigned long roundup_pow_of_two(unsigned long x)
{
return (1 << (fls(x-1)-1)); //向下对齐
//return (1UL << fls(x - 1)); //向上对齐，用动态内存可用使用
}</code>
<h3 id="delete_ringbuff">Delete_RingBuff</h3>
<p>删除一个环形缓冲区，删除之后，缓冲区真正存储地点是不会被改变的（现在我是使用自定义数组做缓冲区的），但是删除之后，就无法对缓冲区举行读写操作。而且如果支持os的话，创建的互斥量会被删除。</p>
<code>/************************************************************
* @brief Delete_RingBuff
* @param rb：环形缓冲区句柄
* @returnerr_t：ERR_OK表现成功，其他表现失败
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 删除一个环形缓冲区
***********************************************************/
err_t Delete_RingBuff(RingBuff_t *rb)
{
if(rb == NULL)
{
PRINT_ERR("ringbuff is null!");
return ERR_NULL;
}
rb->buffer = NULL;
rb->size = 0;
rb->in = rb->out = 0;
#if USE_MUTEX
if(!deleta_mutex(rb->mutex))
{
PRINT_DEBUG("deleta mutex is fail!");
return ERR_NOK;
}
#endif
return ERR_OK;
}</code>
<h3 id="write_ringbuff">Write_RingBuff</h3>
<p>向环形缓冲区写入指定命据，支持线程互斥访问。用户想要写入缓冲区的数据长度不肯定是真正入队的长度，在完成的时间还要看看返回值是否与用户必要的长度同等~<br />
这个函数很故意思，也是比力高效的入队操作，将指定区域的数据拷贝到指定的缓冲区中，过程看注释即可</p>
<code>/************************************************************
* @brief Write_RingBuff
* @param rb:环形缓冲区句柄
* @param wbuff:写入的数据起始地点
* @param len:写入数据的长度(字节)
* @returnlen:实际写入数据的长度(字节)
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 这个函数会从buff空间拷贝len字节长度的数据到
rb环形缓冲区中的空闲空间。
***********************************************************/
uint32_t Write_RingBuff(RingBuff_t *rb,
uint8_t *wbuff,
uint32_t len)
{
uint32_t l;
#if USE_MUTEX
/* 请求互斥量，成功才华举行ringbuff的访问 */
if(!request_mutex(rb->mutex))
{
PRINT_DEBUG("request mutex fail!");
return 0;
}
else/* 获取互斥量成功 */
{
#endif
len = min(len, rb->size - rb->in + rb->out);
/* 第一部分的拷贝:从环形缓冲区写入数据直至缓冲区末了一个地点 */
l = min(len, rb->size - (rb->in & (rb->size - 1)));
memcpy(rb->buffer + (rb->in & (rb->size - 1)), wbuff, l);
/* 如果溢出则在缓冲区头写入剩余的部分
如果没溢出这句代码相当于无效 */
memcpy(rb->buffer, wbuff + l, len - l);
rb->in += len;
PRINT_DEBUG("write ringBuff len is %d!",len);
#if USE_MUTEX
}
/* 开释互斥量 */
release_mutex(rb->mutex);
#endif
return len;
}</code>
<h3 id="read_ringbuff">Read_RingBuff</h3>
<p>读取缓冲区数据到指定区域，用户指定读取长度，用户想要读取的长度不肯定是真正读取的长度，在读取完成的时间还要看看返回值是否与用户必要的长度同等~也支持多线程互斥访问。<br />
也是缓冲区出队的高效操作。过程看代码注释即可</p>
<code>/************************************************************
* @brief Read_RingBuff
* @param rb:环形缓冲区句柄
* @param wbuff:读取数据生存的起始地点
* @param len:想要读取数据的长度(字节)
* @returnlen:实际读取数据的长度(字节)
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 这个函数会从rb环形缓冲区中的数据区域拷贝len字节
长度的数据到rbuff空间。
***********************************************************/
uint32_t Read_RingBuff(RingBuff_t *rb,
uint8_t *rbuff,
uint32_t len)
{
uint32_t l;
#if USE_MUTEX
/* 请求互斥量，成功才华举行ringbuff的访问 */
if(!request_mutex(rb->mutex))
{
PRINT_DEBUG("request mutex fail!");
return 0;
}
else
{
#endif
len = min(len, rb->in - rb->out);
/* 第一部分的拷贝:从环形缓冲区读取数据直至缓冲区末了一个 */
l = min(len, rb->size - (rb->out & (rb->size - 1)));
memcpy(rbuff, rb->buffer + (rb->out & (rb->size - 1)), l);
/* 如果溢出则在缓冲区头读取剩余的部分
如果没溢出这句代码相当于无效 */
memcpy(rbuff + l, rb->buffer, len - l);
rb->out += len;
PRINT_DEBUG("read ringBuff len is %d!",len);
#if USE_MUTEX
}
/* 开释互斥量 */
release_mutex(rb->mutex);
#endif
return len;
}</code>
<h3 id="获取缓冲区信息">获取缓冲区信息</h3>
<p>这些就比力简单了，看看缓冲区可读可写的数据有多少</p>
<code>/************************************************************
* @brief CanRead_RingBuff
* @param rb:环形缓冲区句柄
* @returnuint32:可读数据长度 0 / len
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 可读数据长度
***********************************************************/
uint32_t CanRead_RingBuff(RingBuff_t *rb)
{
if(NULL == rb)
{
PRINT_ERR("ringbuff is null!");
return 0;
}
if(rb->in == rb->out)
return 0;
if(rb->in > rb->out)
return (rb->in - rb->out);
return (rb->size - (rb->out - rb->in));
}
/************************************************************
* @brief CanRead_RingBuff
* @param rb:环形缓冲区句柄
* @returnuint32:可写数据长度 0 / len
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 可写数据长度
***********************************************************/
uint32_t CanWrite_RingBuff(RingBuff_t *rb)
{
if(NULL == rb)
{
PRINT_ERR("ringbuff is null!");
return 0;
}
return (rb->size - CanRead_RingBuff(rb));
}</code>
<h3 id="附带">附带</h3>
<p>这里的代码我是用于测试的，随便写的</p>
<code> RingBuff_t ringbuff_handle;
uint8_t rb;
uint8_t res;
Create_RingBuff(&ringbuff_handle,
rb,
sizeof(rb));
Write_RingBuff(&ringbuff_handle,
res,
datapack.data_length);
PRINT_DEBUG("CanRead_RingBuff = %d!",CanRead_RingBuff(&ringbuff_handle));
PRINT_DEBUG("CanWrite_RingBuff = %d!",CanWrite_RingBuff(&ringbuff_handle));
Read_RingBuff(&ringbuff_handle,
res,
datapack.data_length);</code>
<h3 id="支持多个os的互斥量操作">支持多个os的互斥量操作</h3>
<p>此处模仿了文件体系的互斥操作</p>
<code>#if USE_MUTEX
#defineMUTEX_TIMEOUT 1000 /* 超时时间 */
#defineMUTEX_T mutex_t/* 互斥量控制块 */
#endif
/*********************************** mutex **************************************************/
#if USE_MUTEX
/************************************************************
* @brief create_mutex
* @param mutex:创建信号量句柄
* @return创建成功为1，0为不成功。
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 创建一个互斥量,用户在os中互斥使用ringbuff，
* 支持的os有rtt、win32、ucos、FreeRTOS、LiteOS
***********************************************************/
static err_t create_mutex(MUTEX_T *mutex)
{
err_t ret = 0;
//*mutex = rt_mutex_create("test_mux",RT_IPC_FLAG_PRIO); /* rtt */
//ret = (err_t)(*mutex != RT_NULL);
//*mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); /* Win32 */
//ret = (err_t)(*mutex != INVALID_HANDLE_VALUE);
//*mutex = OSMutexCreate(0, &err); /* uC/OS-II */
//ret = (err_t)(err == OS_NO_ERR);
//*mutex = xSemaphoreCreateMutex(); /* FreeRTOS */
//ret = (err_t)(*mutex != NULL);
//ret = LOS_MuxCreate(&mutex);/* LiteOS */
//ret = (err_t)(ret != LOS_OK);
return ret;
}
/************************************************************
* @brief deleta_mutex
* @param mutex:互斥量句柄
* @returnNULL
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 删除一个互斥量，支持的os有rtt、win32、ucos、FreeRTOS、LiteOS
***********************************************************/
static err_t deleta_mutex(MUTEX_T *mutex)
{
err_t ret;
//ret = rt_mutex_delete(mutex); /* rtt */
//ret = CloseHandle(mutex); /* Win32 */
//OSMutexDel(mutex, OS_DEL_ALWAYS, &err); /* uC/OS-II */
//ret = (err_t)(err == OS_NO_ERR);
//vSemaphoreDelete(mutex); /* FreeRTOS */
//ret = 1;
//ret = LOS_MuxDelete(&mutex);/* LiteOS */
//ret = (err_t)(ret != LOS_OK);
return ret;
}
/************************************************************
* @brief request_mutex
* @param mutex:互斥量句柄
* @returnNULL
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 请求一个互斥量，得到互斥量的线程才答应举行访问缓冲区
* 支持的os有rtt、win32、ucos、FreeRTOS、LiteOS
***********************************************************/
static err_t request_mutex(MUTEX_T *mutex)
{
err_t ret;
//ret = (err_t)(rt_mutex_take(mutex, MUTEX_TIMEOUT) == RT_EOK);/* rtt */
//ret = (err_t)(WaitForSingleObject(mutex, MUTEX_TIMEOUT) == WAIT_OBJECT_0);/* Win32 */
//OSMutexPend(mutex, MUTEX_TIMEOUT, &err)); /* uC/OS-II */
//ret = (err_t)(err == OS_NO_ERR);
//ret = (err_t)(xSemaphoreTake(mutex, MUTEX_TIMEOUT) == pdTRUE);/* FreeRTOS */
//ret = (err_t)(LOS_MuxPend(mutex,MUTEX_TIMEOUT) == LOS_OK); /* LiteOS */
return ret;
}
/************************************************************
* @brief release_mutex
* @param mutex:互斥量句柄
* @returnNULL
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 开释互斥量，当线程使用完资源必须开释互斥量
* 支持的os有rtt、win32、ucos、FreeRTOS、LiteOS
***********************************************************/
static void release_mutex(MUTEX_T *mutex)
{
//rt_mutex_release(mutex);/* rtt */
//ReleaseMutex(mutex); /* Win32 */
//OSMutexPost(mutex); /* uC/OS-II */
//xSemaphoreGive(mutex);/* FreeRTOS */
//LOS_MuxPost(mutex); /* LiteOS */
}
#endif
/*********************************** mutex **************************************************/</code>
<h3 id="debug.h">debug.h</h3>
<p>末了送一份debug的简便操作源码，由于前文许多时间会调用<br />
<code>PRINT_ERR</code><br />
<code>PRINT_DEBUG</code></p>
<code>#ifndef _DEBUG_H
#define _DEBUG_H
/************************************************************
* @brief debug.h
* @authorjiejie
* @githubhttps://github.com/jiejieTop
* @date 2018-xx-xx
* @version v1.0
* @note 此文件用于打印日记信息
***********************************************************/
/**
* @name Debug print
* @{
*/
#define PRINT_DEBUG_ENABLE 1 /* 打印调试信息 */
#define PRINT_ERR_ENABLE 1 /* 打印错误信息 */
#define PRINT_INFO_ENABLE 0 /* 打印个人信息 */
#if PRINT_DEBUG_ENABLE
#define PRINT_DEBUG(fmt, args...) do{(printf("\n >> "), printf(fmt, ##args));}while(0)
#else
#define PRINT_DEBUG(fmt, args...)
#endif
#if PRINT_ERR_ENABLE
#define PRINT_ERR(fmt, args...) do{(printf("\n >> "), printf(fmt, ##args));}while(0)
#else
#define PRINT_ERR(fmt, args...)
#endif
#if PRINT_INFO_ENABLE
#define PRINT_INFO(fmt, args...) do{(printf("\n >> "), printf(fmt, ##args));}while(0)
#else
#define PRINT_INFO(fmt, args...)
#endif
/**@} */
//针对差别的编译器调用差别的stdint.h文件
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include <stdint.h>
#endif
/* 断言 Assert */
#define AssertCalled(char,int)printf("\nError:%s,%d\r\n",char,int)
#define ASSERT(x) if((x)==0)AssertCalled(__FILE__,__LINE__)
typedef enum
{
ASSERT_ERR = 0, /* 错误 */
ASSERT_SUCCESS = !ASSERT_ERR /* 精确 */
} Assert_ErrorStatus;
typedef enum
{
FALSE = 0, /* 假 */
TRUE = !FALSE /* 真 */
}ResultStatus;
#endif /* __DEBUG_H */</code>
<h1 id="喜好就关注我吧">喜好就关注我吧！</h1>
<p><div align="center"></div></p>
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