在C中将串行数据重新排列为并行数据

Question

我正在构建一个系统来驱动一大串 WS2812 RGB LED，这些 LED 需要配置高频 (800kHz) 数据信号。

我目前在 STM32F3 上实现的系统如下所示：

Input:
PC (UART)   ->  DMA ->  Memory

Output:
Memory  -> DMA  -> GPIO

我遇到的问题是，目前我只通过 USART 传递单个 LED 灯条（单个 GPIO）的数据，并将该数据存储在 uint8_t 的缓冲区中。但是，由于 DMA 将数据从内存移动到 GPIO 至少需要 1 个字节的数据，所以我需要将我的 USART 位流本质上转换为字节流。像这样的：

USART Data:
  R    G    B
{0xFF, 0xAA, 0x00}

DMA Source:
{0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01,     //R
 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00,     //G
 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}     //B

现在，问题是我有非常有限的时钟周期来为 DMA 重新排列这些数据。

我希望有人有一些算法可以真正有效地重新排列内存。否则我可能会尝试摆脱 UART DMA 并在数据进入时对数据进行基于中断的读取/重新排列。

我唯一的其他选择是将 PC 的数据吞吐量提高到现在基本上传递一堆 0 的 8 倍。

有什么建议吗？

Answer 1

你可以试试这样的：

unsigned char array[] = {0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0xa0, 0xa5};

int i,j;
for ( j = 0; j < sizeof(array); j++ ) {
    printf("array[%d] (0x%02x) bits: ", j, array[j]);
    for ( i = 0; i < 8; i++ ) {
        printf("%d ", (array[j] >> i & 0x01) );
    }
    printf("\n");
}

这个输出：

数组[0] (0x00) 位：0 0 0 0 0 0 0 0
数组[1] (0x01) 位：1 0 0 0 0 0 0 0
数组[2] (0x02) 位：0 1 0 0 0 0 0 0
数组[3] (0x03) 位：1 1 0 0 0 0 0 0
数组[4] (0xa0) 位：0 0 0 0 0 1 0 1
数组[5] (0xa5) 位：1 0 1 0 0 1 0 1

要反转位，用

替换内部循环

for ( i = 7; i >= 0; i-- ) {
    printf("%d ", (array[j] >> i & 0x01) );
}

数组[0] (0x00) 位：0 0 0 0 0 0 0 0
数组[1] (0x01) 位：0 0 0 0 0 0 0 1
数组[2] (0x02) 位：0 0 0 0 0 0 1 0
数组[3] (0x03) 位：0 0 0 0 0 0 1 1
数组[4] (0xa0) 位：1 0 1 0 0 0 0 0
数组[5] (0xa5) 位：1 0 1 0 0 1 0 1

您不需要外部循环。该循环模拟您的 DMA。基本上，内部循环动态地创建一个掩码并检查该位，如果设置则输出 1，否则输出 0。然后您可以将其输出到 GPIO。您应该能够设置中断，以便 DMA 的每个字节传输都运行 ISR 中的上述代码。

更好的是，放弃 DMA，让这种情况发生在 UART 中断上。