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在串口、IIC或SPI以及CAN等通信中，数据的完整性和时序性对于系统的正常运行至关重要。由于硬件传输速度的限制，有时会出现数据丢失或发送不完整的情况。为了解决这一问题，通常会使用缓冲区来存储数据，确保数据能够在适当的时候被发送和接收。

传统的队列实现通常包括入队、出队、查询队列大小、创建队列和销毁队列等基本操作，但在串口等硬件环境中，这样的实现可能会引入过多的函数调用，导致性能下降。针对这一问题，我们开发了一种优化后的缓冲队列，并通过测试验证了其在数据传输中的完整性和可靠性。

一、缓冲队列的结构体定义

缓冲队列的结构体主要由以下几个部分组成：

• 缓冲区（TxBuff）：用于存储需要发送的数据。
• 队列头指针（font）：指向队列当前接收的位置。
• 队列尾指针（rear）：指向队列当前发送的位置。
• 发送完成标志位（finished）：用于判断是否完成一次完整的数据发送。

结构体定义如下：

typedef struct {
    u8 TxBuff[BUFFSIZE]; // 缓冲区
    u16 font;           // 队列头指针
    u16 rear;           // 队列尾指针
    u8 finished;        // 发送完成标志位，0表示未完成，1表示完成
} TxBuffer;

二、入队函数

入队函数负责将数据存入缓冲区，并准备好发送。主要包括两种函数：

void UsartSendData(ConnIFName tx, u8 data, USART_TypeDef* u) {
    TxBuffer* buff = GetTxBuffer(tx);
    if (buff->rear == BUFFSIZE) {
        buff->rear = 0;
    }
    buff->TxBuff[buff->rear++] = data;
    if (buff->finished == 1) {
        buff->finished = 0;
        if (buff->font == BUFFSIZE) {
            buff->font = 0;
        }
        USART_SendData(u, buff->TxBuff[buff->font]);
        buff->TxBuff[buff->font] = 0xFF;
        buff->font++;
    }
}

void MultitySend(ConnIFName tx, u8 data[], USART_TypeDef* u, u8 len) {
    u8 i = 0;
    TxBuffer* buff = GetTxBuffer(tx);
    if (len > buff->rear + buff->font) {
        for (i = 0; i < len; i++) {
            if (buff->rear == BUFFSIZE) {
                buff->rear = 0;
            }
            buff->TxBuff[buff->rear++] = data[i];
        }
        if (buff->finished != 0) {
            if (buff->font == BUFFSIZE) {
                buff->font = 0;
            }
            USART_SendData(u, buff->TxBuff[buff->font++]);
            buff->finished = 0;
        }
    }
}

三、出队函数

出队函数负责从缓冲区读取数据并发送。通常由中断触发。

void TxBuffIRQ(ConnIFName tx, USART_TypeDef* u) {
    TxBuffer* buff = GetTxBuffer(tx);
    if (buff->font == buff->rear) {
        buff->finished = 1;
    } else {
        if (buff->font == BUFFSIZE) {
            buff->font = 0;
        }
        USART_SendData(u, buff->TxBuff[buff->font]);
        buff->TxBuff[buff->font] = 0xFF;
        buff->font++;
    }
}

四、获取队列函数

该函数用于获取对应通信接口的缓冲区指针，以便操作队列。

TxBuffer* GetTxBuffer(ConnIFName tx) {
    switch (tx) {
        case DGUSIF:
            return &DgusTxBuff;
        case WKIF:
            return &WKTxBuff;
        case CK1IF:
            return &CKTxBuff;
        default:
            break;
    }
    return 0;
}

这种优化后的缓冲队列通过简化函数调用和减少硬件操作，显著提升了数据传输的效率和可靠性。