Alios之环形缓冲池

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1、前言

ring buffer是一种固定尺寸、头尾相连的缓冲池的数据结构，适合缓存数据流。环形缓冲池多用于两个任务之间传递数据，是标准的先入先出模型。

一般来说，若多个任务之间共享数据需要使用互斥机制来进行同步，以保证共享数据不会发生不可预测的修改与读取，然而互斥机制的使用也会带来额外的系统开销。环形缓冲池的引入就是为了有效解决这个问题，以提高系统资源利用率。

2、初始化与重置

（1）ring buffer初始化

函数原型：kstart_t krhino_ringbuf_init(k_ringbuf_t  *p_ringbuf, void  *buf,  size_t  len,size_t  type,  size_t  block_size)

ring buffer初始化需配置ringbuf的长度、类型、存储元素长度及在内存中实际的存储位置。其中，管理结构体k_ringbuf_t的主要数据成员包括：

buf：ring buffer在内存中的实际开始位置；

end：ring buffer在内存中的实际结束位置；

head：存储在缓冲池中的有效数据的开始位置，即读指针；

tail：存储在缓冲池中的有效数据结尾位置，即写指针；

freesize：标示缓冲池当前剩余可用空间大小；

type：标示缓冲池的内型，“固定长度（RINGBUF_TYPE_FIX）或是可变长度（RINGBUF_TYPE_DYN）”。

block_size：标示存储在缓冲池中的单个数据块长度，只针对RINGBUF_TYPE_FIX有效。

（2）ring buffer重置

函数原型：kstart_t krhino_ring.buf_reset(k_ringbuf_t *p_ringbuf)

ring buffer重置会清除缓冲池中的数据块，并重置ring buffer的读/写指针、剩余可用空间大小。

3、环形缓冲池的写入与读取

（1）ring buffer的写入

函数原型：kstart_t krhino_ringbuf_push(k_ringbuf_t *p_ringbuf, void *data,size_t len)

ring buffer写入的步骤主要包括：

①判断缓冲池是否已满，若已满，则返回RHINO_RINGBUF_FULL错误。

②判断缓冲池的剩余空间能否写入数据块，若不能，则返回RHINO_RINGBUF_FULL错误。

③重新校准缓冲池的写指针及剩余空间大小。

④压入数据块。

ring buffer写入流程如下图所示：

（2）ring buffer的读取

函数原型：kstat_t krhino_ringbuf_pop(k_ringbuf_t   *p_ringbuf,  void  *pdata,  size_t  *plen)

ring buffer读取的步骤包括：

①判断缓冲池是否为空，若为空，则返回RHINO_RINGBUF_EMPTY错误；

②读取数据块；

③校准缓冲池读指针及剩余空间大小。

ring buffer 读取流程如下图所示：

4、环形缓冲池的容量判断

（1）判断ring buffer是否为空

函数原型：uint8_t  krhino_ringbuf_is_empty(k_ringbuf_t  *p_ringbuf)

若缓冲池的剩余空间大小与预设的环形缓冲池长度一致，会判断此时缓冲池为空。

（2）判断ring buffer是否已满

函数原型：uint8_t  krhino_ringbuf_is_full(k_ringbuf_t  *p_ringbuf)

对于RINGBUF_TYPE_FIX类型，若环形缓冲池的剩余空间小于预设的固定数据块长度，则判定缓存池已满。对于RINGBUF_TYPE_DYN类型，若环形缓存区的剩余空间小于8字节，则判定缓存池已满。