如何在内存受限的嵌入式系统上处理大量数据传输？

Question

我的微控制器必须从PC串口（115200波特）下载大文件，然后通过SPI（~2 MHz）将其写入串行闪存。闪存写入必须是256字节块，然后是写入命令和页面地址。系统上可用的总RAM为1 kB，堆栈大小为80字节。

目前正在通过从UART填充256字节缓冲区然后通过ping到ponging到另一个256字节缓冲区来填充RX缓冲区就绪信号上的中断，同时使用忙写入写入闪存。重复进行缓冲区交换，直到操作完成。

我更愿意为在单独的循环缓冲区上运行的SPI和UART端口设置TX / RX中断处理程序。因此，我可以简单地填充TX缓冲区并启用中断或检查缓冲区是否有输入数据，而不是轮询新字节并等待操作完成。这将为实际工作提供更多的时钟周期，而不是等待外设。

在使用128字节循环缓冲区实现IRQ之后，我轮询UART RX缓冲区以获取数据并立即将其放入SPI TX缓冲区以进行文件传输。我使用这种方法的问题是我没有足够的RAM用于缓冲区，并且PC接收缓冲区的填充速度比我将数据传输到闪存传输缓冲区要快。显然，传输速度不是问题（115.2 kHz输入和2 MHz输出），但在每个256字节页面传输后有一个写周期等待。

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频繁的SPI中断似乎阻塞了一些UART中断并导致丢失了字节。我选择的解决方案是使用环形缓冲区用于UART接收中断，并将数据馈送到256字节页缓冲区，通过轮询字节传输和写完成将其发送到串行闪存。 128个环形缓冲区足以防止SPI写入期间出现溢出。

Answer 1

应用程序的UART和PC端是否支持RS-232握手（流量控制）？如果是这样，当接收缓冲区接近满时，让ISR丢弃CTS线 - 如果PC端配置为遵守硬件流控制，它应该在看到这种情况时停止发送。一旦你已经耗尽（或几乎耗尽）接收缓冲区，再次断言CTS并且PC应该再次开始发送。

请注意，这会使嵌入式设备上的软件变得更加复杂 - 无论这是您愿意做出的权衡还是必须由您和您的经理进行分析。队。

Answer 2

这正是创建流控制的原因，我知道它设置了很大的痛苦，但是如果你在串行线上启用流量控制，你的问题将成为历史。

我假设您正在传输二进制文件，因此XON-XOFF不是最佳解决方案，它会留下硬件流控制。

另一种选择是使用具有内置流控制的协议，例如XModem。我有一个类似的嵌入式项目，其中flash以128byte页面写入。 XModem以128byte块发送数据然后在发送下一个数据之前等待ACK是多么巧合。

Answer 3

我会做一些像PC上的分散聚集一样的事情。创建这样的结构的链接列表：

typedef struct data_buffer {
    char flags;
    char[128] data;
}

标志中的一个位表示“ReadyToFlash”，另一个表示“闪烁”。您应该能够调整链表中的缓冲区数量，以防止闪存在写入时捕获UART，反之亦然。

如果闪存到达不是“ReadyToFlash”的缓冲区，它将停止运行，您需要让UART IRQ重新启动它。如果UART到达“ReadyToFlash”或“Flashing”的块，则填充速度太快，您可能需要另一个缓冲区，如果您有动态内存，则可以在运行时进行此调整，并在运行时向列表中添加缓冲区，否则你只需要做一些经验测试。

Answer 4

不确定我在这里缺少什么，但如果事实是来自PC的平均数据速率高于您可以将其写入闪存的平均速率，那么您将需要一个很多RAM，或者你需要流量控制。

但是你是说当你有块缓冲区时它会起作用，但现在你有字节缓冲区吗？

您能坚持使用UART RX中断填充的块缓冲区吗？当每个缓冲区已满时，将其关闭到SPI / Flash代码以使用SPI中断清空该缓冲区？这将节省您复制每个字节，而不是每个字节必须执行两次循环缓冲逻辑，您只需要为每个块执行此操作。