[发明专利]基于双环形缓冲区的微处理器高性能数据通信方法

说明书

本发明公开了基于双环形缓冲区的微处理器高性能数据通信方法，数据接收状态结构体初始化和数据发送状态结构体初始化；循环执行数据接收程序和数据发送程序，数据接收程序和数据发送程序采用查询方式循环执行；当中断源产生中断信号时，中断服务程序打断当前正在执行的数据接收程序或数据发送程序，中断服务程序执行结束后，继续执行循环检测过程。本发明集微处理器查询通信方式和中断通信方式的优势于一体，实现了微处理器和其他通信终端之间数据的高性能接收与发送，具有实时性好，可靠性高，运行速度快，不阻塞其余任务，消息收发与处理相互独立，支持复杂通信任务处理，程序执行效率高的优点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及基于双环形缓冲区的微处理器高性能数据通信方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，微处理器的应用已经渗透到工业、农业、军事、医疗、交通等行业，是全球科技发展的前沿领域。微处理器具有体积小、功耗低、结构简单、运行稳定的优点，广泛引用于实时性要求高、功能相对单一的工业监测与控制场合；近年来，微处理的研究取得的长足的进步，具体表现在微处理器运算能力提高、外设种类和数量增加、负载能力增强、外部接口愈加丰富等方面，另外，嵌入式操作系统、图形库显示控件、网络协议栈也被成功移植进入微处理器，以上原因使得现代微处理器可以适应更加多变的应用场合，处理更加复杂的计算和控制任务。

微处理器数据通信是指微处理器和其他通信终端设备进行数据的双向交换。微处理器数据通信都基于一定的物理介质，如工业以太网通信方式、CAN现场总线通信方式、串口通信方式、并口通信方式、无线WIFI通信方式，它们之间的区别仅在于物理传输媒介、底层网络通信协议不同，物理通信方式不影响应用层的数据通信，数据通信的特征和要求仅由微处理器和其他通信终端设备的通信特征决定。随着工业监测手段不断丰富，控制策略愈加复杂，多任务并发处理技术逐步成熟，微处理器数据通信正面临着数据速率增加，实时性、可靠性和数据精度要求愈加严苛的难题。

微处理器数数据通信的常规方法分为中断方式和查询方式。中断方式是指当微处理器接收到数据，微处理器程序则由硬件触发进入中断服务函数，由中断服务函数完成数据的接收、校验和解析操作，采用中断方式完成数据通信的优点是实时性好，数据的处理可以打断微处理器正在执行的其余任务，其余任务必须等待数据通信结束方可继续执行，缺点在于中断程序打断了其余任务，在基于操作系统的软件环境下还会干扰系统的任务调度机制，使得程序整体执行效率降低；查询方式是指微处理器通过软件定期的查询是否有数据收到，若有则完成数据的接收、校验和解析操作，反之则继续进行其他任务，下一周期则重复上述过程，查询方式完成数据通信的优点是不会中断系统中执行的其余任务，查询任务和其余任务具有相同的执行优先级，程序整体执行效率高，缺点在于数据通信的实时性较差。

中断方式数据通信适用于对通信实时性要求高，但是中断服务函数中执行任务相对简单、耗时较少的微处理器通信场合；查询方式数据通信适用于对通信实时性要求较低，通信信息的应用任务相对复杂的微处理器通信场合。然而，现代工业应用现场对微处理器的通信要求不断提高，具体表现在通信实时性、可靠性要求不断提高，数据量扩大以及数据速率提升。以电力行业为例，故障录波器以微秒级的速率采集和传输信息，广域测量装置以毫秒级的速率采集和传输信息，微处理器若采用传统的查询方式或中断方式与上述装置进行数据通信，则无法在保证数据实时性和可靠性的前提下完成复杂的电力系统监测与控制任务。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于双环形缓冲区的微处理器高性能数据通信方法，综合了查询方式和中断方式数据通信的基本原理，同时适用于微处理器裸机软件环境和操作系统软件环境下数据的接收与发送，具有实时性好，可靠性高，运行速度快，不阻塞其余任务，支持复杂通信任务处理，程序执行效率高的优点。

基于双环形缓冲区的微处理器高性能数据通信方法，包括：

利用初始化程序完成数据接收状态结构体初始化和数据发送状态结构体初始化；