自定义串口通信协议（16进制）

1.1 串口通信标准

通过RS-232接口进行两个设备间的通信(异步传输，全双工通信)。

接口标准：两种接口9pin(DB-9)，25pin(DB-25)，通常只有三根线：TXD(发送)、RXD(接收)、GND(接地)。

传输距离：150pF/m的通信电缆，最大传输距离15m；普通双绞屏蔽线(9600pbs)，最大传输距离35m。

电气特性：对于TXD、RXD 逻辑1：-3V～-15V；逻辑0：+3～+15V (负逻辑电平)。对于RTS、CTS、DSR、DTR和DCD 信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V ；信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V(正逻辑电平)。

 

*****(1)TTL电平与RS-232电平有很大不同，若要连接，通常使用MAX3232 芯片进行电平转换。

*****(2)硬件连接，如图1。

 

                                                    

                                                                               图 1

1.2 通信协议

       根据实际要求，确定通信协议传输格式。

Head	0x22334455	4字节
Command	0x00	1字节
Data	0x00	1字节
Num	0x0000	2字节
Reply(应答)	0x00	1字节
Verify(校验)	0x0000	2字节

(1) 通信采用十六进制传输，将传输的数据转换成unsigned char 或者signed char型进行传输，也可以将要传输的数据放入unsigned char 或者signed char型的数组中，再进行传输；例如 ：unsigned char table[] = {0x22,0x33,0x44,0x55,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

十六进制传输的优点：假如传输数字64，通过字符串传输，需要现将其拆成字符’6’和’4’进行ASCII传输；而十六进制传输，直接进行0x40 传输即可。

                                              

由图可以看出，十六进制传输更高效，更简单，避免繁琐的转换，解析数据也更加容易。

(2) 通信协议格式：

        Head : 协议头部，标记一帧传输的开始(自定义字节数)。

        Command：需要传输的控制命令，可以定义成结构体形式(自定义字节数)。

        Data：需要传输的数据，不管什么类型，都转换成16进制进行传输(自定义字节数)。

        Num：需要传输的数据(自定义字节数)。

        Reply：应答信号(一般1个字节即可)。

        Verify：校验(自定义字节数)，常采用CRC校验，和校验，奇偶校验，异或校验等。

typedef struct serial_data{ 
    signed int       head;             (假设4字节)
    signed char      command;          (假设1字节)
    signed char      data;             (假设2字节)
    signed short     num;              (假设1字节)
    signed char      reply;            (假设1字节)
    signed short     verify;           (假设2字节)
} data_s;
data_s dat;//声明结构体变量

(3) 根据协议头和总帧长度(总传输字节数)，完整接收一帧数据。四字节头部(0x22334455)举例：

static unsigned int flag = 0;
unsigned char Hex_receive(unsigned rece_data) {
	unsigned int i;	
	if(verification_head(Hex_head,head_buf) == 0) {
		for(i = 1;i < 4;i++)  {
                    head_buf[i - 1] = head_buf[i];
                }
		head_buf[3] = rece_data;   //接收头部四个字节
	}else {		
		Hex_data[flag + 4] = rece_data;  
		flag++;
		if(flag == 7) {     //接收剩余7个字节
			flag = 0;
			for(i = 0;i < 4;i++) {
                head_buf[i] = 0;
            }
        }
    }
}  //一帧数据共11字节 保存在数组Hex_data[11] 中

(4) 解析数据

*****(1) 解析出来的16进制数据一律按照unsigned char接收。

1. 对于两个字节(16位)数据，高位左移八位加上低位，组合成16位数据。
2. 将组合后的数据，强制转换成所需要的signed char 或者signed short,进行和校验。

(5) 头部校验与和校验

//头校验
unsigned char Hex_head[4] = {0x22,0x33,0x44,0x55};
unsigned char verify_head(unsigned char *head,unsigned char *str) {
	
    unsigned char count;
    for(count = 0;count < 4;ount++) {
        if(!(str[count] == head[count])) {
            return 0;  	 //匹配失败
        }
    }
    return 1;       	     //匹配成功
}
//解析接收的字符数据
void analyze_data(unsigned char *data) {
	dat.command = (signed char)(data[4]);
	dat.data = (signed char)(data[5]);
	dat.num = (signed short)((data[6]<<8) + (data[7]));
	dat.reply = (signed char)(data[8]<<8);
	dat.verify = (signed short)((data[9]<<8) + (data[10]));
}
//和校验
unsigned char verify_sum() {
	
	if (dat.verify == dat.command + dat.command + dat.num + dat.reply) {
		return 1;
	}else {
		return 0;
	}
}

 

(6) 正确接收一帧数据完整过程。

//接收数据
unsigned char head_buf[4] = {0};
unsigned char Hex_receive(unsigned rece_data) {
	unsigned int i;	
	if(verification_head(Hex_head,head_buf) == 0) {
		for(i = 1;i < 4;i++) {
			head_buf[i - 1] = head_buf[i];
		}
		head_buf[3] = rece_data;
	}else {		
		Hex_data[flag + 4] = rece_data;
		flag++;
		if(flag == 7) {
			flag = 0;
			for(i = 0;i < 4;i++) {
				head_buf[i] = 0;
			}
			analyze_data(Hex_data);
			if(verify_sum() == 1) {
				printf("analyze success!!!");
				return 1;
			}else {
				printf("analyze fail!!!");
				return 0;
			}
		}
	}
return 0;
}