Binary 位屏蔽缓冲区索引如何导致环绕_Binary_Embedded

Binary 位屏蔽缓冲区索引如何导致环绕

binary embedded

Binary 位屏蔽缓冲区索引如何导致环绕,binary,embedded,Binary,Embedded,有人能用循环缓冲区索引来解释位屏蔽是如何工作的吗。特别是在以下代码中： #define USART_RX_BUFFER_SIZE 128 /* 2,4,8,16,32,64,128 or 256 bytes */ #define USART_RX_BUFFER_MASK ( USART_RX_BUFFER_SIZE - 1 ) ISR(USART_RX_vect) { unsigned char data; unsigned char

有人能用循环缓冲区索引来解释位屏蔽是如何工作的吗。特别是在以下代码中：

#define USART_RX_BUFFER_SIZE 128     /* 2,4,8,16,32,64,128 or 256 bytes */
#define USART_RX_BUFFER_MASK ( USART_RX_BUFFER_SIZE - 1 )


    ISR(USART_RX_vect)
    {
        unsigned char data;
        unsigned char tmphead;

        /* Read the received data */
        data = UDR0;
        /* Calculate buffer index */
        tmphead = ( USART_RxHead + 1 ) & USART_RX_BUFFER_MASK;
        USART_RxHead = tmphead;      /* Store new index */

        if ( tmphead == USART_RxTail )
        {
            /* ERROR! Receive buffer overflow */
        }

        USART_RxBuf[tmphead] = data; /* Store received data in buffer */
    }

我知道位掩蔽索引的结果是索引环绕；我的问题是为什么？另外，为什么“USART\u RX\u BUFFER\u SIZE”必须是2的幂

多谢各位

Joe

要理解这一点，你必须理解一些二进制代码，你必须理解二进制操作

你可能知道，计算机中的所有东西都是以二进制存储的，即1和0的序列。这意味着从理论上讲，内存中的任何数据字符串都可以被视为数字。由于您的代码使用的是

char

s，因此我将重点介绍它们

在C语言中，

char

s要么是有符号的，要么是无符号的，因此使用unsigned是很重要的。我不会讨论二的补码表示法，但我只想说，如果使用带符号的

char

s，它将被破坏。字符是一个单字节，通常被认为是8位，如下所示：

00000000 -> 0
00001001 -> 9

基本上，每一位代表二的幂（我在这里首先使用MSB），所以第二个数字是

2^1+2^3=1+8=9

。因此，您可以看到如何使用它来索引到数组中

按位操作对某些数据的各个位进行操作。在这种情况下，您使用的是二进制和（

），应用二进制和的行为称为位掩蔽

data   - 00101100
mask   - 11110110
       ----------
result - 00101100

如您所见，仅当

数据

和

掩码

都有1时，结果的位才设置为1

现在回到我们的二进制表示。由于每一位是二的幂，二进制中的二的幂可以用0中的一个1表示

01000000 - 64

就像

1000-1=999

，

01000000-1=00111111

，其中

00111111

是63

利用这一点，我们可以发现，在计算下一个索引时，我们执行以下操作：

(a + 1) & 00111111

如果a是（例如）10，那么我们得到

(00001010 + 1) = 00001011 (11)
 00001011 & 00111111 = 00001011

所以掩蔽没有改变，但在63的情况下：

(00111111 + 1) = 01000000 (64)
 01000000 & 00111111 = 00000000 (0)

因此，不要尝试索引到64（这是第65个元素，因此是一个错误），而是返回到开头

这就是为什么缓冲区大小必须是2的幂，如果不是，则掩码将无法正确计算，并且必须使用模（

）或比较，而不是位掩码。这一点很重要，因为位运算符速度非常快，因为在大多数处理器中它们通常只是一条指令，

需要很少的周期。模可以是一条指令，但它可能是整数除法，在大多数平台上，这通常相当慢。比较需要几个指令、寄存器和至少一个跳转。