本文在探討傳統數據收發不足之后，介紹如何使用帶 FIFO 的串口來減少接收中斷次數，通過一種自定義通訊協議格式，給出幀打包方法；之后介紹一種特殊的串口數據發送方法，可在避免使用串口發送中斷的情況下，提高系統的響應速度。

　　1. 簡介

　　串口由于使用簡單，價格低廉，配合 RS485 芯片可以實現長距離、抗干擾能力強的局域網絡而被廣泛使用。隨著產品功能的增多，需要處理的任務也越來越復雜，系統任務也越來越需要及時響應。絕大多數的現代單片機（ARM7、Cortex-M3）串口都帶有一定數量的硬件 FIFO，本文將介紹如何使用硬件 FIFO 來減少接收中斷次數，提高發送效率。在此之前，先來列舉一下傳統串口數據收發的不足之處：每接收一個字節數據，產生一次接收中斷。不能有效的利用串口硬件 FIFO，減少中斷次數。應答數據采用等待發送的方法。由于串行數據傳輸的時間遠遠跟不上 CPU 的處理時間，等待串口發送完當前字節再發送下一字節會造成 CPU 資源浪費，不利于系統整體響應（在 1200bps 下，發送一字節大約需要 10ms，如果一次發送幾十個字節數據，CPU 會長時間處于等待狀態）。應答數據采用中斷發送。增加一個中斷源，增加系統的中斷次數，這會影響系統整體穩定性（從可靠性角度考慮，中斷事件應越少越好）。針對上述的不足之處，將結合一個常用自定義通訊協議，提供一個完整的解決方案。

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　　2. 串口 FIFO

　　串口 FIFO 可以理解為串口專用的緩存，該緩存采用先進先出方式。數據接收 FIFO 和數據發送 FIFO 通常是獨立的兩個硬件。串口接收的數據，先放入接收 FIFO 中，當 FIFO 中的數據達到觸發值（通常觸發值為 1、2、4、8、14 字節）或者 FIFO 中的數據雖然沒有達到設定值但是一段時間（通常為 3.5 個字符傳輸時間）沒有再接收到數據，則通知 CPU 產生接收中斷；發送的數據要先寫入發送 FIFO，只要發送 FIFO 未空，硬件會自動發送 FIFO 中的數據。寫入發送 FIFO 的字節個數受 FIFO 最大深度影響，通常一次寫入最多允許 16 字節。上述列舉的數據跟具體的硬件有關，CPU 類型不同，特性也不盡相同，使用前應參考相應的數據手冊。

　　3. 數據接收與打包

　　FIFO 可以緩存串口接收到的數據，因此我們可以利用 FIFO 來減少中斷次數。以 NXP 的 lpc1778 芯片為例，接收 FIFO 的觸發級別可以設置為 1、2、4、8、14 字節，推薦使用 8 字節或者 14 字節，這也是 PC 串口接收 FIFO 的默認值。這樣，當接收到大量數據時，每 8 個字節或者 14 個字節才會產生一次中斷（最后一次接收除外），相比接收一個字節即產生一個中斷，這種方法串口接收中斷次數大大減少。將接收 FIFO 設置為 8 或者 14 字節也十分簡單，還是以 lpc1778 為例，只需要設置 UART FIFO 控制寄存器 UnFCR 即可。接收的數據要符合通訊協議規定，數據與協議是密不可分的。通常我們需要將接收到的數據根據協議打包成一幀，然后交由上層處理。下面介紹一個自定義的協議幀格式，并給出一個通用打包成幀的方法。