CN107423148A - 一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统 - Google Patents

一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，包括一级环形缓冲区、解码任务模块、二级环形缓冲区、底层数据检测任务模块和底层硬件缓存模块，底层数据检测任务模块用于将底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去；解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，进行解码后将得到的数据组往二级环形缓冲区中送去。本发明通过引入三个独立的任务模块和两级可变大小环形缓冲，提高了协议数据解析的正确率和解码速度，降低了对硬件性能的依赖，本发明中的两个环形缓冲区的总大小和每次读写的大小是可以随设计需要而改变的，很好地利用了系统资源，特别是应用在嵌入式的环境中更能发挥其优势，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统
技术领域
本发明属于数据分析系统技术领域，具体涉及一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统。
背景技术
在两个不同的硬件体系之间通讯通常会对要传输的数据进行适当编码再通过硬件渠道发送到对方；而数据的接收方对接收的数据先进行解码，再开始作进一步的工作。在不同系统中数据的编解码的方式和目的不一定相同：有的是为了将数据压缩，减轻数据的传输和储存的压力；有的是对数据进行加密，提高数据传输的安全性；有的是对原始的数据加上额外的数据，形成所谓的协议数据等。
数据的解码工作相对来说是一份比较耗时的工作。硬件或底层软件缓存不足的环境下，则要求进行解码的上层软件快速解码，否则很有可能造成数据没分析完成，新的数据就已经把底层缓存更新了的现象。
如图1所示为现有技术中常用的不同嵌入式系统之间或PC与嵌入式系统之间带有协议数据的通讯结构示意图，图1中右边系统为数据发送方，数据发送方由两部分组成：数据生成部分，如图1中的Dx Dx Dx为最新产生的三个字节的原始数据即由该部分生成的；编码部分，所有原始数据都要经过一定格式的编码后再被发送出去，如数据发送方的上部分为其编码部分，其编码格式为“AA+BB+数据1+数据2+数据3+CRC”，这一串数据称为数据帧，数据帧中“AA”和“BB”共同称为帧头，在这里帧头是判断一帧数据到来/发出的唯一标准，帧头接着的是要发送的三字节原始数据，数据帧的最后的是校验和“CRC”，这里的校验和算法为“CRC＝数据1+数据2+数据3”，发送方将数据按上述格式编码好后，向数据接收方一字节一字节地发送过去。
图1中左边系统为数据接收方，数据接收方由两部分组成：1)底层硬件数据采集及缓冲区，如图1左边的上部分所示，这部分结构主要是对采集的的数据做一个简单的缓存，其性能是由具体的硬件和操作系统来决定的，通常情况下这部分的缓存大小不会太大，要求上层软件要快速取出这些缓存的数据，否则那些还没被取出的在缓存中的数据很有可能被新采集到的数据所更替；2)软件解码区，如图1左边下部分所示，该部分不断从底层缓冲中获取数据，并且对数据进行解码重组，先判断采集的连续的两个数据是否为“AA”和“BB”这两个帧头，如果检测到帧头，就对接着从底层缓冲区采集到的三个数据保存起来，最后再从底层缓冲区中采集另外一个数据作为采集到的“CRC”；为了保证检测采集到数据有效性，对数据进行了必要的检验，将刚才保存的三个数据进行相加得到一个数值与刚才采集到的“CRC”进行比较，如果一致证明采集的数据有效，接着就将这三个已确认的有效数据传给更上一层的模块进行相关的逻辑运算或其他操作。
上述的现有技术的数据分析系统存在几个问题：1.缓存显著不足，采集一帧数据，解码部分的速度受运算的CPU所影响，假如CPU的主频不高，底层缓冲数据很容易被更替，这样的话，上述的“帧头”和“CRC”很有可能被破坏，这样采集到有效数据的效率变得很低下；2.采集到有效数据后直接交由其余需要用到解码数据的模块执行操作，其中的操作时间受其这些模块的影响，采集到有效数据的效率也受到相当大的影响。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，包括一级环形缓冲区、解码任务模块、二级环形缓冲区、底层数据检测任务模块和底层硬件缓存模块，底层数据检测任务模块用于将底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去；解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，进行解码后将得到的数据组往二级环形缓冲区中送去。
进一步地，一级环形缓冲区为环形缓存，每次写入和读出一级环形缓冲区数据的大小都为一个字节，与底层硬件缓存模块的数据大小保持一致。
进一步地，二级环形缓冲区为环形缓存，每次写入和读出二级环形缓冲区的数据大小为解码后的数据组的大小。
进一步地，每次写入和读出二级环形缓冲区的数据为3个字节。
进一步地，二级环形缓冲区还连接有其他要用到解码数据的任务模块，其他要用到解码数据的任务模块主动从二级环形缓冲区中读取数据。
一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析方法，包括以下步骤：
底层数据检测任务模块在系统启动时后不断地检测底层硬件缓存模块中是否有数据，如果检测到有数据就不断把底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去；
解码任务模块在系统启动后不断检测一级环形缓冲区中是否有数据，如果检测到有数据就直接进行解码，然后将解码后的数据传给二级环形缓冲区中进行相关的逻辑运算或其他操作。
进一步地，所述解码任务模块的解码步骤为：解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，对数据进行解码重组，先判断采集的连续的两个数据是否为帧头，如果检测到帧头，就对接着从底层缓冲区采集到的三个数据保存起来，最后再从底层缓冲区中采集另外一个数据作为采集到的CRC；对数据进行必要的检验，将保存的所述三个数据进行相加得到一个数值与采集到的CRC进行比较，如果一致证明采集的数据有效。
本发明提供的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，通过引入三个独立的任务模块和两级可变大小环形缓冲，提高了协议数据解析的正确率和解码速度，同时降低了对硬件性能的依赖；本发明中的两个环形缓冲区的总大小和每次读写的大小是可以随设计需要而改变的，很好地利用了系统资源，特别是应用在嵌入式的环境中更能发挥其优势；本发明还可以应用于其他多种形式的协议数据的解码中，而且能有较高的解码的正确率和速度，可以很好地满足实际应用的需要。
附图说明
图1为为现有技术中常用的不同嵌入式系统之间或PC与嵌入式系统之间带有协议数据的通讯结构框图；
图2为本发明的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，包括一级环形缓冲区RingBuffer1、解码任务模块、二级环形缓冲区RingBuffer2、底层数据检测任务模块Task和底层硬件缓存模块。
底层数据检测任务模块Task在系统启动时后会一直处于工作状态，其不断地检测底层硬件缓存模块中是否有数据，如果检测到有数据的话就不断把底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区RingBuffer1中送去。
一级环形缓冲区RingBuffer1为环形缓存，每次写入和读出RingBuffer1数据的大小都为一个字节，与底层硬件缓存模块的数据大小保持一致。
解码任务模块在系统启动后也处于工作状态，不断检测一级环形缓冲区RingBuffer1中是否有数据，如果检测到有数据就直接进行解码，解码步骤为：解码任务模块从一级环形缓存区RingBuffer1中读取数据，对数据进行解码重组，先判断采集的连续的两个数据是否为“AA”和“BB”这两个帧头，如果检测到帧头，就对接着从底层缓冲区采集到的三个数据保存起来，最后再从底层缓冲区中采集另外一个数据作为采集到的“CRC”(CRC即循环冗余校验码)；为了保证检测采集到数据有效性，对数据进行了必要的检验，将刚才保存的三个数据进行相加得到一个数值与刚才采集到的“CRC”进行比较，如果一致证明采集的数据有效，接着就将这三个已确认的有效数据传给二级环形缓冲区RingBuffer2中进行相关的逻辑运算或其他操作。与图1中所示解码过程不同的是，解码任务模块不再直接从底层硬件缓存模块中读取数据，而是从一级环形缓存区RingBuffer1中读取数据，而且最后解码后得到的数据组主动地往二级环形缓冲区RingBuffer2中送去后马上进行下一轮的解码，不再被动地等待其他需要用到解码数据的模块来把数据采走才开始下一轮的数据解码工作。
二级环形缓冲区RingBuffer2为环形缓存，每次写入和读出RingBuffer2的数据大小为解码后的数据组的大小，大小为如图2中所示的3个字节，在其他应用上该大小可以适当地发生改变。
二级环形缓冲区RingBuffer2还连接有其他要用到解码数据的任务模块。其他要用到解码数据的任务模块主动从二级环形缓冲区RingBuffer2中读取数据。
一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析方法，包括以下步骤：
底层数据检测任务模块在系统启动时后不断地检测底层硬件缓存模块中是否有数据，如果检测到有数据就不断把底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去；
解码任务模块在系统启动后不断检测一级环形缓冲区中是否有数据，如果检测到有数据就直接进行解码，然后将解码后的数据传给二级环形缓冲区中进行相关的逻辑运算或其他操作。
所述解码任务模块的解码步骤为：解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，对数据进行解码重组，先判断采集的连续的两个数据是否为“AA”和“BB”这两个帧头，如果检测到帧头，就对接着从底层缓冲区采集到的三个数据保存起来，最后再从底层缓冲区中采集另外一个数据作为采集到的CRC；对数据进行必要的检验，将保存的所述三个数据进行相加得到一个数值与采集到的CRC进行比较，如果一致证明采集的数据有效。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，其特征在于，包括一级环形缓冲区、解码任务模块、二级环形缓冲区、底层数据检测任务模块和底层硬件缓存模块，底层数据检测任务模块用于将底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去；解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，进行解码后将得到的数据组往二级环形缓冲区中送去。
2.根据权利要求1所述的适用于多任务调度环境下的数据分析系统，其特征在于，一级环形缓冲区为环形缓存，每次写入和读出一级环形缓冲区数据的大小都为一个字节，与底层硬件缓存模块的数据大小保持一致。
3.根据权利要求1-2所述的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，其特征在于，二级环形缓冲区为环形缓存，每次写入和读出二级环形缓冲区的数据大小为解码后的数据组的大小。
4.根据权利要求1-3所述的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，其特征在于，每次写入和读出二级环形缓冲区的数据为3个字节。
5.根据权利要求1-4所述的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析系统，其特征在于，二级环形缓冲区还连接有其他要用到解码数据的任务模块，其他要用到解码数据的任务模块主动从二级环形缓冲区中读取数据。
6.一种适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
底层数据检测任务模块在系统启动时后不断地检测底层硬件缓存模块中是否有数据，如果检测到有数据就不断把底层硬件缓存模块的数据往一级环形缓冲区中送去。
解码任务模块在系统启动后不断检测一级环形缓冲区中是否有数据，如果检测到有数据就直接进行解码，然后将解码后的数据传给二级环形缓冲区中进行相关的逻辑运算或其他操作。
7.根据权利要求1所述的适用于多任务调度环境下的双缓冲协议数据分析方法，其特征在于，所述解码任务模块的解码步骤为：解码任务模块从一级环形缓存区中读取数据，对数据进行解码重组，先判断采集的连续的两个数据是否为帧头，如果检测到帧头，就对接着从底层缓冲区采集到的三个数据保存起来，最后再从底层缓冲区中采集另外一个数据作为采集到的CRC；对数据进行必要的检验，将保存的所述三个数据进行相加得到一个数值与采集到的CRC进行比较，如果一致证明采集的数据有效。
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