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STM32L4零基础学习笔记(七)串口通讯之简单数据协议实现

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D5Power 发布时间:2017-11-16 10:50
本帖最后由 D5Power 于 2017-11-16 16:46 编辑
9 Q9 k5 |6 g) {% b0 M5 D) [7 O/ H

- G( j) H. F2 x3 j- b% v
为了实现可变长度数据的发送,必须要自己定义协议。我们先定义一个比较简单的协议:

+ @! O! Z' _+ H* a/ I
数据包头:2字节,第一字节用来存储命令码,第二字节用来存储整个数据包的长度(不含包头部分)
数据包包体:N字节,根据不同的命令码发送不同的数据。

! ?3 Q3 W/ `) O9 U" o) l  A
设置为1个字节中断,并在中断时移动指针并再次打开中断,从而保证接受到的数据按顺序排列在缓冲区中。然后再对缓冲区的内容进行分析。

8 s6 Z! Y' f" E4 J# V$ z
为了保证解包的过程不会占用中断进程,解包操作放在了主循环中,并设置10毫秒的延迟。程序整体思路如下:

, ^' m  Y- L2 u2 a' t: b
1.jpg
在开始之前,先做了个小测试,确认收到N个字节的时候,1字节的接受中断会被触发N次。底层确认没问题后,开始撸代码咯。先来看一下头文件里的各种声明:

: V$ ^7 I+ J6 r% E* U& s8 A; x
// 包头尺寸
#define MIN_HEAD_SIZE 2
// 最大包体尺寸,清注意匹配你的开发板最大内存。否则会分配失败的
#define MAX_PACK_SIZE 16
// 包头结构体
struct __head_buff
{
        char cmd;
        char length;
};
// 完整数据包结构体
struct __d5pack
{
        char cmd;
        char length;
        char data[14]; // 根据最大包体尺寸,扣除包头长度
};
2 K: _3 W$ l& e- b  I
// 数据包待处理队列
struct __d5pack *d5list[64];
//待处理数据包个数
int d5list_count = 0;

  U. F% k$ G5 L( ]& b3 _8 E
然后在主循环前,处理上述声明中需要初始化的变量。
# D0 y! Y/ u* z; r' j; h

2 R2 M' i% T% }3 Y
        // 将pBuffer指向buffer首地址
        pBuffer = (uint8_t *)&buffer;
        // 将pPack指向buffer首地址
        pPack = (uint8_t *)&buffer;
        // 打开1字节接收中断
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1);

1 f% k9 \6 _2 }) z8 S+ o
接下来是中断部分,处理的核心逻辑。每收到一个字节,pBuffer就会自增,从而保证接收到的字节按顺序推入到缓冲区中。recived_count也会自增,用来提供后续的数据接受数量的判断。
& t5 |1 @0 M5 l; A
pBuffer++;
recived_count++;

# S% P! ?4 I# m- V" y
由于每收到一个字节,recived_count就会自增,因此可以根据recived_count来判断缓冲区的字节是否满足解包要求。由于数据包可能是分多次发过来的,因此我们需要知道,现在我们是已经开始接受一个数据包的包体了,还是连包头都没收到。这两个部分的处理是有区别的。

2 ]1 w  r' S5 {6 G
鉴于此,我设置了一个head_is_ready的变量,当2字节的包头发送完,即会置为1:

. E1 ~! N1 `  i  f) I
        if(head_is_ready==0)
        {
                if(recived_count>=MIN_HEAD_SIZE)
                {
                        head = (struct __head_buff *)buffer;
                        head_is_ready = 1;
                        packsize = head->length+MIN_HEAD_SIZE;
                }
        }...
& @4 ]. b" J7 k  ^
在以上代码中,当缓冲区中放了超过2个字节,就会进行解包操作。通过结构体__head_buff,将缓冲区中的内容格式化,并获取到当前的数据包的总尺寸(length+MIN_HEAD_SIZE)。
! Y4 e) K1 Q5 l- n0 p9 a
...else if(recived_count>=packsize){
                //printf("got full package!");
                // PART I
                recived_count-=packsize;
                head_is_ready=0;
               
    ​    ​    ​    ​// PART II
# N8 N5 d# J/ q* j- ?" {8 b; z
                struct __d5pack * pack = malloc(sizeof(struct __d5pack));
                memcpy(pack,pPack,packsize);
                d5list_push(pack);
               
                // PART III
                memcpy(pPack,pPack+packsize,MAX_PACK_SIZE-packsize);
                pBuffer -=packsize;
               
        }
; f! [0 ?( a- T5 u
当包头被解析后,再收到数据就不会再进行包头的处理了,而是通过已经获取好的packagesize来检查是否把完整的数据包给接收完了。下一次再有数据,就应该是下一个数据包的包头了。因此head_is_ready需要置0,同时recived_count扣除掉当前已经收到的数据包长度(PART I)。
1 e/ G: @) X' n" ~4 N
同时,把当前收到的完整数据包,通过结构体__d5pack进行格式化,并将指针推入指针数组d5list中。(推入方法为d5list_push,自己写的,d5list[count++] = p就好了)。等待通过主循环进行处理。上述代码见PART II
$ t8 |6 ]( i2 j$ `
当一个数据包解析完后,这段数据即可废弃。但是缓冲区后后面的数据可能是有效的,因此需要把后面的数据挪到前面来,替换掉已经用过的数据,同时,移动指针pBuffer到有效数据的末尾,接下来继续接受数据:
0 I) t- u- ?: Q$ C$ e
HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1);
. f% T) V  F3 a$ \3 N
而在主循环中,则定期去处理已经放在待处理队列d5list
                while(d5list_length()>0)
                {
                        struct __d5pack * p = d5list_pop();
                        uint8_t cmd = p->cmd;
                        // ... ... 以下根据cmd进行对应的功能处理即可
                }
                HAL_Delay(10);
如以上代码所示,每10毫秒,如果队列不为空,则程序会依次取出指针,并获取其对应的命令码,再根据命令码进行后续的功能处理就可以了。
- i" o+ O- o- y. h
----------------我是淫荡的分割线----------------
1 m7 V* w* ~9 ?. p8 t8 O4 Z( D& k
编写中的笔记会在我个人的公众号进行,请各位高手斧正。
4 W3 F6 v; t9 r& x* ]* p. u
083956bwddhh6ankua6poh.jpg
关于单片机、H5游戏开发和微信小程序

5 a+ m8 S* _. ~9 n8 ~1 i9 _
赞 收藏 评论3 发布时间:2017-11-16 10:50

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3个回答
D5Power 回答时间:2017-11-16 17:13:58
发到第七篇啦。串口通讯暂时告一段落,还有几个问题没有摸清楚。继续研究的同时,开始摸摸其他东西了
april1818 回答时间:2017-11-20 02:30:43
谢谢分享 关于中断部分能再解释一下么。。  HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1)调用该函数也就是说 每次中断只接收一个字节的数据 然后对接收到的数据进行处理 处理完毕再接收下一个数据即再调用  HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1)
/ @7 d/ o/ ~6 @$ f; v  e  ]" i# ^* ?. Z1 L
关于以下这部分的叙述 请问中断部分是写在哪里的?回调函数里吗?0 Q8 r  r; a3 {! \* d
”HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1);5 p9 [; a" Y8 w  A! [, b5 T

0 O. l* x$ S) L. L& u" e接下来是中断部分,处理的核心逻辑。每收到一个字节,pBuffer就会自增,从而保证接收到的字节按顺序推入到缓冲区中。recived_count也会自增,用来提供后续的数据接受数量的判断。8 V7 _7 v5 W$ }/ }

* D/ c8 |6 Z- s2 c3 s% Q! _  gpBuffer++;
+ v+ w+ ~) A. k0 J( w- U; xrecived_count++; ”! E( f' J2 q$ L  E
joezhuang007 回答时间:2018-7-29 08:18:17
学习!

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