單片機(jī)通信協(xié)議處理

1、單片機(jī)通訊協(xié)議辦理此刻大多數(shù)的儀器設(shè)施都要求能過經(jīng)過上位機(jī)軟件來操作，這樣方便調(diào)試，利于操作。此中就波及到通訊的過程。在實(shí)質(zhì)制作的幾個(gè)設(shè)施中，筆者總結(jié)出了通訊程序的通用寫法，包含上位機(jī)端和下位機(jī)端等1自定義數(shù)據(jù)通訊協(xié)議這里所說的數(shù)據(jù)協(xié)議是成立在物理層之上的通訊數(shù)據(jù)包格式。所謂通訊的物理層就是指我們平常所用到的RS232、RS485、紅外、光纖、無線等等通訊方式。在這個(gè)層面上，基層軟件供給兩個(gè)基本的操作函數(shù)：發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)、接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)協(xié)議所有成立在這兩個(gè)操作方法之上。通訊中的數(shù)據(jù)常常以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行傳達(dá)的，我們把這樣的一個(gè)數(shù)據(jù)包稱作為一幀數(shù)據(jù)。近似于網(wǎng)絡(luò)通訊中的TCPIP協(xié)

2、議一般，比較靠譜的通訊協(xié)議常常包含有以下幾個(gè)構(gòu)成部分：幀頭、地點(diǎn)信息、數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)塊、校驗(yàn)碼、幀尾。幀頭和幀尾用于數(shù)據(jù)包圓滿性的鑒別，平常選擇必定長度的固定字節(jié)構(gòu)成，要求是在整個(gè)數(shù)據(jù)鏈中鑒別數(shù)據(jù)包的誤碼率越低越好。減小固定字節(jié)數(shù)據(jù)的般配機(jī)會(huì)，也就是說使幀頭和幀尾的特點(diǎn)字節(jié)在整個(gè)數(shù)據(jù)鏈中能夠般配的機(jī)會(huì)最小。平常有兩種做法，一、減小特點(diǎn)字節(jié)的般配幾率。二、增添特點(diǎn)字節(jié)的長度。平常采納第一種方法的狀況是整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路中的數(shù)據(jù)不擁有隨即性，數(shù)據(jù)可預(yù)測，能夠經(jīng)過人為選擇幀頭和幀尾的特點(diǎn)字來避開，進(jìn)而減小特點(diǎn)字節(jié)的般配幾率。使用第二種方法的狀況更為通用，合適于數(shù)據(jù)隨即的場合。經(jīng)過增添特點(diǎn)字節(jié)的長

3、度減小般配幾率，固然不可以夠夠圓滿的防范般配的狀況，但能夠使般配幾率大大減小，假如遇到般配的狀況也能夠由校驗(yàn)碼來進(jìn)行檢測，所以這類狀況在絕大多討狀況下比較靠譜。地點(diǎn)信息主要用于多機(jī)通訊中，經(jīng)過地點(diǎn)信息的不同樣來鑒別不同樣的通訊終端。在一對多的通訊系統(tǒng)中，能夠只包含目的地點(diǎn)信息。同時(shí)包含源地點(diǎn)和目的地點(diǎn)則合用于多對多的通訊系統(tǒng)。數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)塊是主要的數(shù)據(jù)部分。數(shù)據(jù)種類能夠表記后邊緊接著的是命令仍是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)長度用于指示有效數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。校驗(yàn)碼則用來查驗(yàn)數(shù)據(jù)的圓滿性和正確性。平常對數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)塊三個(gè)部分進(jìn)行有關(guān)的運(yùn)算獲得。最簡單的做法但是對數(shù)據(jù)段作累加和，復(fù)雜的也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)

4、行CRC運(yùn)算等等，能夠依據(jù)運(yùn)算速度、容錯(cuò)度等要求來采納。2上位機(jī)和下位機(jī)中的數(shù)據(jù)發(fā)送物理通訊層中供給了兩個(gè)基本的操作函數(shù)，發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)則為數(shù)據(jù)發(fā)送的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)包的發(fā)送即把數(shù)據(jù)包中的左右字節(jié)依據(jù)次序一個(gè)一個(gè)的發(fā)送數(shù)據(jù)而已。自然發(fā)送的方法也有不同樣。在單片機(jī)系統(tǒng)中，比較常用的方法是直接調(diào)用串口發(fā)送單個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的函數(shù)。這類方法的弊端是需要辦理器在發(fā)送過程中全程參加，長處是所要發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠立刻的出此刻通訊線路上，能夠立刻被接收端接收到。其他一種方法是采納中止發(fā)送的方式，所有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)被送入一個(gè)緩沖區(qū)，利用發(fā)送中止將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這類方法的長處是占用辦理器資源小，但是可能出現(xiàn)需要發(fā)送

5、的數(shù)據(jù)不可以夠立刻被發(fā)送的狀況，但是這類時(shí)延相當(dāng)?shù)男?。對?1系列單片機(jī)，比較偏向于采納直接發(fā)送的方式，采納中止發(fā)送的方式比較占用RAM資源，并且比較直接發(fā)送來說也沒有太多的長處。以下是單個(gè)字節(jié)的函數(shù)。51系列單片機(jī)中發(fā)送voidSendByte(unsignedcharch)SBUF=ch;while(TI=0);TI=0;上位機(jī)中對于串口通訊的方式也有多種，這類方式不是指數(shù)占有沒有緩沖的問題，而是操作串口的方式不同樣，由于PC上數(shù)據(jù)發(fā)送基本上都會(huì)被緩沖后再發(fā)送。對于編程來說操作串口有三種方式，一、使用windows系統(tǒng)中自帶的串口通訊控件，這類方式使用起來比較簡單，需要注意的是接收時(shí)的擁堵

6、辦理和線程系統(tǒng)。二、使用系統(tǒng)的API直接進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的讀取，在windows和linux系統(tǒng)中，設(shè)施被虛假為文件，只需要利用系統(tǒng)供給的API函數(shù)即可進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和讀取。三、使用串口類進(jìn)行串口操作。在此只介紹windows環(huán)境下利用串口類編程的方式。CSerialPort是比較好用的串口類。它供給予下的串口操作方法：voidWriteToPort(char*string,intlen);串口初始化成功后，調(diào)用此函數(shù)即可向串口發(fā)送數(shù)據(jù)。為了防范串口緩沖所帶來的延時(shí)，能夠開啟串口的沖洗系統(tǒng)。3下位機(jī)中的數(shù)據(jù)接收和協(xié)議解析下位機(jī)接收數(shù)據(jù)也有兩種方式，一、等候接收，辦理器向來查問串口狀態(tài)，來判斷能

7、否接收到數(shù)據(jù)。二、中止接收。兩種方法的優(yōu)弊端在此前的一篇對于串口通訊的文章中詳盡討論過。得出的結(jié)論是采納中止接收的方法比較好。數(shù)據(jù)包的解析過程能夠設(shè)置到不同樣的地點(diǎn)。假如協(xié)議比較簡單，整個(gè)系統(tǒng)但是辦理一些簡單的命令，那么能夠直接把數(shù)據(jù)包的解析過程放入到中止辦理函數(shù)中，當(dāng)收到正確的數(shù)據(jù)包的時(shí)候，置位相應(yīng)的標(biāo)記，在主程序中再對命令進(jìn)行辦理。假如協(xié)議略微復(fù)雜，比較好的方式是將接收的數(shù)據(jù)寄存于緩沖區(qū)中，主程序讀取數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析。也有兩種方式交叉使用的，比方一對多的系統(tǒng)中，第一在接收中止中解析“連結(jié)”命令，連結(jié)命令接收到后主程序進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，采納查問的方式來解析其他的協(xié)議。以下給出詳盡的實(shí)例。在這個(gè)系統(tǒng)

8、中，串口的命令特別簡單。所有的協(xié)議所有在串口中止中進(jìn)行。數(shù)據(jù)包的格式以下：0 x55,0 xAA,0 x7E,0 x12,0 xF0,0 x02,0 x23,0 x45,SUM,XOR,0 x0D此中0 x55,0 xAA,0 x7E為數(shù)據(jù)幀的幀頭，0 x0D為幀尾，0 x12為設(shè)施的目的地點(diǎn)，0 xF0為源地點(diǎn)，0 x02為數(shù)據(jù)長度，后邊接著兩個(gè)數(shù)據(jù)0 x23,0 x45，從目的地點(diǎn)開始結(jié)算累加、異或校驗(yàn)和，到數(shù)據(jù)的最后一位結(jié)束。協(xié)議解析的目的，第一判斷數(shù)據(jù)包的圓滿性，正確性，此后提取數(shù)據(jù)種類，數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，寄存起來用于主程序辦理。代碼以下：if(state_machine=0)/協(xié)議解析狀態(tài)

9、機(jī)if(rcvdat=0 x55)/接收到幀頭第一個(gè)數(shù)據(jù)state_machine=1;elsestate_machine=0;/狀態(tài)機(jī)復(fù)位elseif(state_machine=1)if(rcvdat=0 xAA)/接收到幀頭第二個(gè)數(shù)據(jù)state_machine=2;elsestate_machine=0;/狀態(tài)機(jī)復(fù)位elseif(state_machine=2)if(rcvdat=0 x7E)/接收到幀頭第三個(gè)數(shù)據(jù)state_machine=3;elsestate_machine=0;/狀態(tài)機(jī)復(fù)位elseif(state_machine=3)sumchkm=rcvdat;/開始計(jì)算累加、

10、異或校驗(yàn)和xorchkm=rcvdat;if(rcvdat=m_SrcAdr)/判斷目的地點(diǎn)能否正確state_machine=4;elsestate_machine=0;elseif(state_machine=4)sumchkm+=rcvdat;xorchkm=rcvdat;if(rcvdat=m_DstAdr)/判斷源地點(diǎn)能否正確state_machine=5;elsestate_machine=0;elseif(state_machine=5)lencnt=0;/接收數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器rcvcount=rcvdat;/接收數(shù)據(jù)長度sumchkm+=rcvdat;xorchkm=rcvdat;s

11、tate_machine=6;elseif(state_machine=6|state_machine=7)m_ucDatalencnt+=rcvdat;/數(shù)據(jù)保留sumchkm+=rcvdat;xorchkm=rcvdat;if(lencnt=rcvcount)/判斷數(shù)據(jù)能否接收完成state_machine=8;elsestate_machine=7;elseif(state_machine=8)if(sumchkm=rcvdat)/判斷累加和能否相等state_machine=9;elsestate_machine=0;elseif(state_machine=9)if(xorchkm=

12、rcvdat)/判斷異或校驗(yàn)和能否相等state_machine=10;elsestate_machine=0;elseif(state_machine=10)if(0 x0D=rcvdat)/判斷能否接收到幀尾結(jié)束符retval=0 xaa;/置標(biāo)記，表示一個(gè)數(shù)據(jù)包接收到state_machine=0;/復(fù)位狀態(tài)機(jī)此過程中，使用了一個(gè)變量state_machine作為協(xié)議狀態(tài)機(jī)的變換狀態(tài)，用于確立目前字節(jié)處于一幀數(shù)據(jù)中的那個(gè)部位，同時(shí)在接收過程中自動(dòng)對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和辦理，在數(shù)據(jù)包接收完的同時(shí)也進(jìn)行了校驗(yàn)的比較。所以當(dāng)幀尾結(jié)束符接收到的時(shí)候，則表示一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完成，并且經(jīng)過了校驗(yàn)，重點(diǎn)

13、數(shù)據(jù)也保留到了緩沖去中。主程序即可經(jīng)過retval的標(biāo)記位來進(jìn)行協(xié)議的解析辦理。接收過程中，只需哪一步收到的數(shù)據(jù)不是預(yù)期值，則直接將狀態(tài)機(jī)復(fù)位，用于下一幀數(shù)據(jù)的判斷，所以系統(tǒng)出現(xiàn)狀態(tài)死鎖的狀況特別少，系統(tǒng)比較堅(jiān)固，假如出現(xiàn)拋棄數(shù)據(jù)包的狀況也可由上位機(jī)進(jìn)行命令的補(bǔ)發(fā)，但是這類狀況筆者還沒有遇到。對于主程序中進(jìn)行協(xié)議辦理的過程與此近似，主程序循環(huán)中不停的讀取串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)即參加到主循環(huán)中的協(xié)議辦理過程中，代碼與上邊所述圓滿同樣。4上位機(jī)中的數(shù)據(jù)接收和命令辦理上位機(jī)中數(shù)據(jù)接收的過程與下位機(jī)能夠做到圓滿一致，但是針對不同樣的串口操作方法有所不同樣。對于阻賽式的串口讀函數(shù)，比方直接進(jìn)行API操

14、作或者調(diào)用windows的串口通訊控件，最好能夠開啟一個(gè)線程專門用于督查串口的數(shù)據(jù)接收，每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)能夠向系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信息。筆者常用的CSerialPort類中就是這樣的辦理過程。CSerialPort翻開串口后開啟線程督查串口的數(shù)據(jù)接收，將接收的數(shù)據(jù)保留到緩沖區(qū)，并向父進(jìn)度發(fā)送接收數(shù)據(jù)的信息，數(shù)據(jù)將隨信息一同發(fā)送到父進(jìn)度。父進(jìn)度中開啟此信息的辦理函數(shù)，從中獲得串口數(shù)據(jù)后就能夠把以上的代碼拷貝過來使用。CSerialPort向父類發(fā)送的信息號(hào)以下：#defineWM_COMM_RXCHARWM_USER+7/Acharacterwasreceivedandplacedintheinputbuffer.所以需要手動(dòng)增添此信息的響應(yīng)函數(shù)：afx_msgLONGOnCommunication(WPARAMch,LPARAMport);ON_MESSAGE(WM_COMM_RXCHAR,OnCommunication)響應(yīng)函數(shù)的詳盡代碼以下：LONGCWellInfoView:OnCommunication(WPARAMch,LPARAMport)intretval=0;rcvdat=(BYTE)ch;if(state_machine=0)/協(xié)議解析狀態(tài)機(jī)if(rcvdat=0 x55)/接收到幀頭第一個(gè)數(shù)據(jù)state_m