[嵌入式]百问网七天物联网智能家居第5篇

1.?环形队列

? ? ? ?队列就是一种先入先出的数据结构。实际应用中，譬如按键检测，把按键信息存入环形队列，然后，在循环中再读出进行处理。环形队列的元素，不一定是简单的字节数据，也可以是抽象的结构体数据，譬如按键的事件信息结构体，里面包含按键的ID,键值等等。

? ? ? ?结合到动态分配，可以将队列的长度进行灵活的设置。环形队列的结构体如下：

typedef struct {
	uint8_t   * fifo;				// 环形fifot头地址
	uint16_t	size;				// 环形fifo大小
	uint16_t	pWrite;				// 写位置
	uint16_t	pRead;				// 读位置
}ringBuffer,* pRingBuffer;

抽象出这个结构体目的为了指定操作对象，本质是对里面的元素fifo指向的数组进行操作，pWrite指向待写入的数据位置，pRead指向待读出的数据位置。这里需要注意，pWrite指向的地方，还没有数据写入，实际操作过程中，如果队列有空间，则先写入数据，再把pWrite位置后移。pRead指向的位置，已经写入了数据，读出该有效数据之后，再把pRead位置后移。故读和写，都是先操作数据，然后再操作位置。

队列为空的条件为?读和写的位置相同。队列为满的条件，是写的位置处于读的位置后面，及(pWrite+1)%队列长度 ==?pRead ,?这里需要说明，为了避免读写位置相等时候，是队列满还是空的歧义，才指定上述的队列满的条件。以此指导，队列的大小如果为N，则队列里面最大只能够储存N-1个数据。相当于牺牲了一个存储空间。环形队列的初始化函数如下：

int driver_ringFIFO_Init(pRingBuffer pBuffer, uint16_t size)
{
	if((pBuffer==NULL)||(size==0))	return -1;
	pBuffer->size = size;
	pBuffer->fifo = (uint8_t *)malloc(pBuffer->size);		// 包含于stdlib.h
	pBuffer->pWrite = 0;
	pBuffer->pRead  = 0;
	return 0;
}

写入1个字节的函数：

int driver_ringFIFO_writeByte(pRingBuffer pBuffer, uint8_t  dat)
{
	if((pBuffer==NULL)||(pBuffer->fifo==NULL)) 	return -1;	
	if((pBuffer->pWrite+1)%pBuffer->size == pBuffer->pRead)
	{	
		return -2;		// fifo满了，无法写入
	}
	else
	{
		pBuffer->fifo[pBuffer->pWrite] = dat;
		pBuffer->pWrite = (pBuffer->pWrite + 1)%pBuffer->size;	// 移动到写一个待写入位置
	}
	return 0;
}

读出1个字节的函数：

int driver_ringFIFO_readByte(pRingBuffer pBuffer, uint8_t * dat)
{
	if((pBuffer==NULL)||(pBuffer->fifo==NULL)||(dat==NULL)) 	return -1;	
	if(pBuffer->pWrite == pBuffer->pRead)
	{	
		return -2;		// fifo空了，无法读出数据
	}
	else
	{
		*dat = (pBuffer->fifo[pBuffer->pRead]);
		pBuffer->pRead = (pBuffer->pRead + 1)%pBuffer->size;  // 移动到写一个待读出位置
	}
	return 0;
}

读或者写多个字节的数据，就是调用上述读写1个字节的函数，不再赘述。

2.?按键检测

不同于以前的软件延时，这次视频中的方法配合了?外部中断和定时器中断的方法。当按键按下或者弹起的时候，会有多次的整栋，如果此时按键对应的IO开启了上升沿和下降沿触发的中断，会触发多次中断。开一个变量记录触发时间，每次中断的时候，就更新触发时间，触发时间往后加50ms（也可以是其它值）相当于按键检测判断的时刻，在定时器中断中，不断的检测时间，如果时间等于按键检测判断时间，则读按键的电平状态，如果是0，则是按下，记录按下时刻。如果是1，则是弹起，记录弹起时刻。这两个时间都不为0，则发生了一次按键按下弹起的事件。故可以抽象一个按键事件的结构体：

typedef struct _keyEvent
{
	uint16_t	ID;			// 按键ID
	uint16_t	time;		// 按键持续时间	
}KeyEvent,*pKeyEvent;

其实按键结构体可以根据实际，有更加复杂的元素。譬如可以加入按键处理的回调函数，如加入函数指针。当然也可以定义一个虚函数，作为有按键事件的处理函数。

结合上面的环形队列，可以定义一个按键事件的对象：

static	ringBuffer		keyEventFIFO={0};			// KeyEventFIFO对象

大小定义可以保存16个按键事件的结构体

	driver_ringFIFO_Init(&keyEventFIFO, sizeof(KeyEvent)<<4);	// 16个 KeyEvent结构体的大小

这里需要说明，实际中无法正好同时保存16个按键事件，原因是虽然开辟了16*4 = 64个字节的空间，但是只能够保存63个数据，队列就满了。当有按键事件时候，写入环形队列：

void driver_key_tickScan(void)
{
	KeyEvent			keyPressEvent = {0};
	static 	uint32_t 	keyDownTick = 0;		// 按键按下的tick
	static	uint32_t	keyUpTick = 0;			// 按键松开的tick
			uint32_t	temp = 0;
			temp = HAL_GetTick();
	if(keyTriggerTick==temp)
	{
		if(0==HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_PORT,KEY_GPIO_PIN))		// 按键按下
		{
			keyDownTick = temp;
		}
		else													// 按键松开
		{
			keyUpTick = temp;				
		}
		if((keyUpTick!=0)&&(keyDownTick!=0))
		{
			keyPressEvent.ID = 'A';								// 按键ID
			keyPressEvent.time = keyUpTick - keyDownTick;
			keyUpTick = keyDownTick = 0;						// 清零，方便下次使用	
			driver_ringFIFO_writeNBytes(&keyEventFIFO, (uint8_t *)&keyPressEvent.ID, sizeof(keyPressEvent));			
		}
	}
}

该按键扫描函数，可以放入1ms的定时器中断中，如systick中断中。上面写入环形队列的函数中，传入的是结构体第一个元素的地址，也可以是结构体的地址，每次大小就是结构体的大小。

大循环中执行的函数如下：

/* 放到大循转之中，按键处理函数  */
void driver_key_exe(void)
{
	KeyEvent	keyPressEvent = {0};
	// 1. 按键队列中取出按键事件
	driver_ringFIFO_readNBytes(&keyEventFIFO, (uint8_t *)&keyPressEvent, sizeof(keyPressEvent));
	// 2. 执行按键处理函数 
	driver_key_Callback(&keyPressEvent);
}

这里看到读出函数是将环形队列中的数据，整体读出到结构体中，这样非常方便。最后调用按键处理函数，并将刚才读出的按键信息传入。该回调函数定义为虚函数，方便用户自己实现具体内容：

/* 按键处理函数 */
__weak void driver_key_Callback(KeyEvent * pKeyEvent)
{
  UNUSED(pKeyEvent);
}

这样子，调用该按键的方式就很简单了，首先定义一个?按键事件环形队列，然后将driver_key_exe()放入大循环中，最后自己重定义按键处理的回调函数，如本例

/* 按键回调函数 */
void driver_key_Callback(KeyEvent * pKeyEvent)
{
	uint16_t i = 0;
	if(pKeyEvent->ID=='A')
	{
		driver_led_writeStatus(LED_TOGGLE);
		printf("ID = %c , time = 0x%x\r\n",pKeyEvent->ID,pKeyEvent->time);
	}
}

如果是按键‘A’,则小灯电平反转，并输出按键的ID和time信息。