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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 7 G+ s1 E2 }' M4 q3 A2 A

6 A, x3 g0 D6 h4 u
% c: z( s0 {: w* j# Q9 E
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:

4 O/ i. n: m* s
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。

+ N1 e. u- ^& v% c- p8 `
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。

. R+ E1 p& W9 h
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:

7 t$ K. Q0 k/ |* f) w' L# f& c
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:

% w# u1 t" Z4 q5 w( h
// 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
};

+ [& N# Q  Q# w
// 数据包待处理队列
struct __d5pack *d5list[64];
//待处理数据包个数
int d5list_count = 0;

  t5 k; }# J9 d" E
然后在主循环前,处理上述声明中需要初始化的变量。
2 i4 l4 k/ _; ^! H& W3 K9 l/ {
, @. X  [$ W% |* f8 N4 A
        // 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 `8 ^4 ^7 A+ a- j' Y* Z8 N
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。

# ?+ @' Z5 w! n# }+ v, h+ e
pBuffer++;
recived_count++;

2 v) Q5 D* Y  m0 G( M  `
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。
: _8 U: a% m8 F5 C- }
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:
+ I' _  W6 l; r4 u- }
        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;
                }
        }...

# B0 j  E8 H. r3 B/ U$ j$ E: r
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)。

; [- W& U+ t8 X8 T; T! V9 \
...else if(recived_count>=packsize){
                //printf("got full package!");
                // PART I
                recived_count-=packsize;
                head_is_ready=0;
               
    ​    ​    ​    ​// PART II
7 M& v* h3 r- u8 n3 }: B
                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;
               
        }

2 K  f  c1 }" l; d
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)。
0 t4 U  O$ y+ f# v
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

! G& C6 F6 d1 @) L" l) a
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:

* O- ~- \- F' i! p5 [" Q9 }
HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1);

: E$ E" v8 p  u/ ^2 @2 Y& p0 P  D. 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。
% V5 d' t' o) N! ~1 z# W
----------------我是淫荡的分割线----------------

3 t% c; y9 x1 I: P
编写中的笔记会在我个人的公众号进行,请各位高手斧正。
( v0 U7 q# p7 x  T
083956bwddhh6ankua6poh.jpg
关于单片机、H5游戏开发和微信小程序
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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)
; u( w/ d( [& j' T# g" u3 l
1 t9 _7 o8 f; ]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?
) L/ d7 |) h1 X& |4 _( p”HAL_UART_Receive_IT(&huart2,pBuffer,1);( D: b( b4 d2 o3 |# [
6 @+ V- ~! h4 R
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。
2 p" D  z4 z* s: z9 A  f
, t8 ^) |: [! i& W' jpBuffer++;
$ Q+ w1 }- G  |, C8 u$ ~1 irecived_count++; ”& W4 y. U1 ]! G3 u6 }& f
joezhuang007 回答时间:2018-7-29 08:18:17
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