單片機裸機實現隊列功能的方案

QueueForMcu

基于單片機實現的隊列功能模塊，主要用于8位、16位、32位非運行RTOS的單片機應用，兼容大多數單片機平臺。

開源代碼：https://github.com/xiaoxinpro/QueueForMcu

一、特性

動態創建隊列對象

動態設置隊列數據緩沖區

靜態指定隊列元素數據長度

采用值傳遞的方式保存隊列數據

二、快速使用

#include "queue.h"

#define Q_UART_BUFFER_SIZE  1024

QUEUE_HandleTypeDef qUartTx;
QUEUE_DATA_T BufferUartTx[Q_UART_BUFFER_SIZE];

int main(void)
{
  QUEUE_DATA_T temp;
  
  //初始化隊列
  Queue_Init( qUartTx, BufferUartTx, Q_UART_BUFFER_SIZE);
  
  while(1)
  {
    //入隊
    Queue_Push( qUartTx, 'Q');
    Queue_Push( qUartTx, 'u');
    Queue_Push( qUartTx, 'e');
    Queue_Push( qUartTx, 'u');
    Queue_Push( qUartTx, 'e');
    
    //出隊
    Queue_Pop( qUartTx,  temp);
    Queue_Pop( qUartTx,  temp);
    Queue_Pop( qUartTx,  temp);
    Queue_Pop( qUartTx,  temp);
    Queue_Pop( qUartTx,  temp);
  }
}

三、配置說明

目前QueueForMcu只有一個靜態配置項，具體如下：

在文件 queue.h 中有一個宏定義 QUEUE_DATA_T 用于指定隊列元素的數據長度，默認是 unsigned char ，可以根據需要更改為其他數據類型。

四、數據結構

隊列的數據結構為 QUEUE_HandleTypeDef 用于保存隊列的狀態，源碼如下：

typedef struct QUEUE_HandleTypeDef{
    unsigned int head;                      //隊列頭指針
    unsigned int tail;                      //隊列尾指針
    unsigned int buffer_length;             //隊列緩存長度（初始化時賦值）
    QUEUE_DATA_T * buffer;                  //隊列緩存數組（初始化時賦值）
}QUEUE_HandleTypeDef;

其中 QUEUE_DATA_T 為配置項中自定義的數據類型。

五、創建隊列

1、創建隊列緩存

由于我們采用值傳遞的方式保存隊列數據，因此我們在創建隊列前要手動創建一個隊列緩存區，用于存放隊列數據。

QUEUE_DATA_T BufferUartTx[1024];

以上代碼即創建一個大小為 1024 的隊列緩存區。

2、創建隊列結構

接下來使用 QUEUE_HandleTypeDef 創建隊列結構，用于保存隊列的狀態：

QUEUE_HandleTypeDef qUartTx;

3、初始化隊列

準備好隊列緩存和隊列結構后調用 Queue_Init 函數來創建隊列，該函數原型如下：

void Queue_Init(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * buffer, unsigned int len)

參數說明：

參考代碼：

Queue_Init( qUartTx, BufferUartTx, Q_UART_BUFFER_SIZE);

六、壓入隊列

1、單數據壓入

將數據壓入隊列尾部使用 Queue_Push 函數，該函數原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Push(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T data)

參數說明：

返回值說明：

該函數會返回一個 QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數據類型，返回值會根據隊列狀態返回以下幾個值：

參考代碼：

Queue_Push( qUartTx, 'Q');
Queue_Push( qUartTx, 0x51);
Queue_Push( qUartTx, 81);

2、多數據壓入

若需要將多個數據（數組）壓入隊列可以使用 Queue_Push_Array 函數，原理上循環調用 Queue_Push 函數來實現的，函數原型如下：

unsigned int Queue_Push_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數說明：

當數組長度大于隊列剩余長度時，數組多余的數據將被忽略。

返回值說明：

該函數將返回實際被壓入到隊列中的數據長度。

當隊列中的剩余長度富余時，返回值將等于參數len的值。

當隊列中的剩余長度不足時，返回值為實際被壓入到隊列的數據長度。

七、彈出隊列

1、單數據彈出

將隊列頭部數據彈出隊列使用 Queue_Pop 函數，需要注意的是，彈出的數據將從隊列中刪除，該函數原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Pop(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdata)

參數說明：

返回值說明：

該函數會返回一個 QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數據類型，返回值會根據隊列狀態返回以下幾個值：

參考代碼：

QUEUE_DATA_T temp;
if(QUEUE_OK = Queue_Pop( qUartTx,  temp))
{
    // temp 為隊列彈出的數據
}
else
{
    // 彈出數據失敗
}

2、多數據彈出

若需要將多個數據彈出隊列可以使用 Queue_Pop_Array 函數，原理上循環調用 Queue_Pop 函數來實現的，需要注意的是，成功彈出的數據將從隊列中刪除，函數原型如下：

unsigned int Queue_Pop_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數說明：

當需要彈出數據的長度大于隊列中的數據長度時，彈出數組多余的空間將不會被賦值。

返回值說明：

該函數將返回實際從隊列中彈出的數據長度。

當隊列中的數據長度足夠時，返回值將等于參數len的值。

當隊列中的數據長度不足時，返回值為實際從隊列中彈出的數據長度。

3、單數據復制

當需要從隊列頭部獲取數據，但又不希望數據從隊列中刪除時，可以使用 Queue_Peek 函數來實現，該函數的參數與返回值與 Queue_Pop 完全相同。

使用 Queue_Peek 和 Queue_Pop 函數的區別在于：

Queue_Pop得到隊列中的數據后會刪除隊列中的數據。

Queue_Peek得到隊列中的數據后會保留隊列中的數據。

4、多數據復制

當需要從隊列頭部獲取多個數據，但又不希望數據從隊列中刪除時，可以使用 Queue_Peek_Array 函數來實現，該函數的參數與返回值與 Queue_Pop_Array 完全相同。

使用 Queue_Peek_Array 和 Queue_Pop_Array 函數的區別在于：

Queue_Pop_Array得到隊列中的數據后會刪除隊列中的數據。

Queue_Peek_Array得到隊列中的數據后會保留隊列中的數據。

八、其他功能

1、清空隊列

當需要清空隊列數據時，無需彈出所有數據，只需要調用 Queue_Clear 即可快速清空指定隊列，在創建隊列時會調用此函數來初始化隊列，因此對于剛創建完成的隊列無需調用清空隊列函數。

函數原型：

void Queue_Clear(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數說明：

2、獲取隊列數據數量

當需要獲取隊列中的數據長度時，調用 Queue_Count 函數，函數原型如下：

unsigned int Queue_Count(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數說明：

返回值說明：

該函數將返回隊列中的數據長度。

返回值范圍在0到創建隊列時的長度之間。

License

Copyright ? 2020 QueueForMcu Released under the GPL-3.0 License.

來源：嵌入式大雜燴
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審核編輯 黃宇