前言

大家好，这里是 Hello_Embed。上一篇我们介绍了环形缓冲区的原理与实现，本篇将通过实战验证其效果 —— 将按键状态（按下 / 松开）写入环形缓冲区，再在主程序中读取并显示，即使主程序执行耗时操作，也能确保按键数据不丢失。这一方案完美解决了 “中断写入快、主程序读取慢” 的矛盾，下一篇我们将学习 UART 协议，进一步拓展数据通信的场景。

一、实战目标与思路

目标：通过环形缓冲区存储按键状态（按下为0x11，松开为0x81），在主程序中读取并显示，验证即使主程序延时 10 秒，按键数据也不会丢失。
思路：

1. 中断 / 定时器消抖后，将按键状态写入环形缓冲区；
2. 主程序从缓冲区读取数据，通过 OLED 显示按键计数和状态；
3. 在主程序中加入 10 秒延时，模拟耗时操作，验证缓冲区的存储能力。

二、代码实现步骤

1. 初始化环形缓冲区

首先定义缓冲区变量和存储数组，在main函数中完成初始化：

// 定义存储数组（容量100，可存储100个按键状态）
static uint8_t g_data_buf[100];  
// 定义环形缓冲区结构体变量
static circle_buf g_key_bufs;  

int main(void)
{
    // 其他初始化（GPIO、OLED、定时器等）
    HAL_Init();
    MX_GPIO_Init();
    MX_I2C1_Init();
    OLED_Init();
    OLED_Clear();

    // 初始化环形缓冲区：绑定数组、设置长度100
    circle_buf_init(&g_key_bufs, 100, g_data_buf);  
    // ... 后续代码
}

2. 按键状态写入缓冲区

在定时器消抖的超时回调函数中，读取按键状态并写入缓冲区：

int g_key_cnt = 0;  // 记录有效按键次数（用于显示）

// 定时器超时回调函数（消抖完成后执行）
void key_timeout_func(void *args)
{
    uint8_t key_val;  // 存储按键状态：按下为0x11，松开为0x81

    g_key_cnt++;  // 有效按键次数+1
    key_timer.timeout = ~0;  // 重置定时器

    // 读取PB14电平，判断按键状态
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_14) == GPIO_PIN_SET)
        key_val = 0x11;  // 按下（高电平）
    else
        key_val = 0x81;  // 松开（低电平）

    // 将按键状态写入环形缓冲区
    circle_buf_write(&g_key_bufs, key_val);  
}

3. 主程序读取缓冲区并显示

在main函数的循环中，从缓冲区读取数据，通过 OLED 显示按键计数和状态：

int main(void)
{
    // ... 前面的初始化代码

    int len;  // 存储字符串显示的列数，用于对齐显示

    // 在OLED第0行显示"cnt     : "（按键计数标签）
    OLED_PrintString(0, 0, "cnt     : ");  
    // 在OLED第2行显示"Key val : "（按键状态标签），并获取显示长度
    len = OLED_PrintString(0, 2, "Key val : ");  

    while (1)
    {
        // 显示按键计数（在"cnt     : "后方）
        OLED_PrintSignedVal(len, 0, g_key_cnt);  

        // 从缓冲区读取按键状态
        uint8_t key_val = 0;
        if (0 == circle_buf_read(&g_key_bufs, &key_val))
        {
            // 若读取成功，显示按键状态（十六进制，在"Key val : "后方）
            OLED_PrintHex(len, 2, key_val, 1);  
        }

        // 模拟耗时操作（延时10秒，测试缓冲区是否丢失数据）
        HAL_Delay(10000);  
    }
}

三、关键函数解析

1. circle_buf_write与circle_buf_read

• 写入：circle_buf_write(&g_key_bufs, key_val)将按键状态存入缓冲区，若未满则返回 0；
• 读取：circle_buf_read(&g_key_bufs, &key_val)从缓冲区取出数据，若未空则返回 0，按键状态存入key_val。

2. OLED 显示函数

• OLED_PrintSignedVal(len, 0, g_key_cnt)：在第 0 行、第len列显示按键计数（十进制）；
• OLED_PrintHex(len, 2, key_val, 1)：在第 2 行、第len列显示按键状态（十六进制，1 位字节）。

四、实验结果与验证

1. 正常操作效果

• 按下按键：OLED 第 0 行计数递增，第 2 行显示0x11
  
• 松开按键：第 2 行显示0x81
  

2. 耗时操作下的验证

主程序加入HAL_Delay(10000)（10 秒延时），模拟执行耗时任务：

• 延时期间按下 3 次按键：屏幕无更新（主程序被阻塞）；
  
• 延时结束后：屏幕正确显示 3 次按键的计数和状态，证明缓冲区成功保存了所有数据，无丢失。
  

五、总结

环形缓冲区通过 “先入先出” 的存储逻辑和循环指针设计，完美解决了 “中断快速写入、主程序慢速读取” 场景下的数据丢失问题。其核心优势在于：

• 数据不覆盖：新数据仅在缓冲区未满时写入，避免覆盖旧数据；
• 高效存取：指针移动无需搬运数组元素，操作效率高；
• 易于扩展：可用于串口接收、传感器数据采集等多种场景。
  本次实战中，结构体和指针的灵活运用是关键 —— 结构体封装了缓冲区的核心信息（读写指针、长度、数组），指针操作实现了高效的环形逻辑，这也体现了 C 语言在嵌入式开发中的强大优势。

结尾

本文通过环形缓冲区成功解决了按键数据丢失问题，验证了其在异步数据处理中的价值。下一篇笔记，我们将学习 UART 协议 —— 一种常用的串行通信协议，结合环形缓冲区可实现高效的串口数据收发。
Hello_Embed 继续带你探索 STM32 的数据通信与处理技巧，敬请期待～