串口数据包收发
数据包
把属于同一批的数据进行打包和分割，方便接收方进行识别
HEX数据包
思路：一个数据规定四个字节，以0xFF为包头，0xFE为包尾，当检测到0xFF时，接下来四个数据就是数据，接收到0xFE时，置一个接收完毕标志位。
这样存在几个问题需要解决：
问题1：包头包尾和数据载荷重复的问题
解决方法：
一、限制载荷数据的范围，不超过包头包尾
二、严格限制数据包的长度
三、增加包头包尾的数量，且组合方式为载荷数据不会出现的情况
问题2：包头包尾并不是全都需要的，可以只要包头不要包尾（只能用于固定包长的情况）
问题3：各种数据转换为字节流的问题，这里的数据包都是一个个字节组成的，如果想发送16位的整形数据，32位的整形数据，float，double，甚至是结构体，其实都没问题，因为他们内部也都是由一个个字节组成的，只需要用uint8_t的指针指向它，把它们当做一个字节数组发送就行了
文本数据包
两者优缺点
HEX数据包：传输最直接，解析数据非常简单，比较适合一些模块发送原始的数据，比如一些使用串口通信的陀螺仪、温湿度传感器，缺点是灵活性不足、载荷容易和包头包尾重复；
文本数据包：数据直观，易理解，非常灵活，比较适合一些输入指令进行人机交互的场合，比如蓝牙模块常用的AT指令，CNC和3D打印机常用的G代码，缺点是解析效率低
数据包的发送
HEX数据包的发送：定义一个数组，填充数据，然后用Send函数一发即可
文本数据包的发送：定义一个字符串.......
数据包的接收
如何接收固定包长的HEX数据包
在之前的代码中，串口每接收到一个数据，程序都会进入一个中断，在中断中获取到这一个字节，在这之后会退出中断，所以每拿到一个数据，都是一个独立的过程，对于数据包来说，很明显它具有前后关联性——包头之后是数据，数据之后是包尾，对应包头，数据和包尾这三种状态，我们都需要有不同的处理逻辑，在程序中我们需要设计一个能记住不同状态的机制，在不同状态执行不同的操作，同时还要进行状态的合理转移，这种程序思维被称为“状态机”。
如图是状态转移图，我们设定三种状态——1、等待包头，2、接收数据，3、等待包尾
等待包头状态下，S=0，直到接收到0xFF时，把S置1，然后进入接收数据状态，再然后直到收集满4个数据，并把数据存储到数组中后，把S置2，然后进入等待包尾状态，直到接收到包尾0xFE后，把S置0，进入等待包头状态。
不固定包长的文本数据包接收
代码实操
串口收发HEX数据包
发：
//发送数据包
void Serial_SendPacket(void)
{
Serial_SendByte(0xFF);
Serial_SendArray(Serial_TXPacket, 4);
Serial_SendByte(0xFE);
}#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint16_t Data;
int main(void)
{
OLED_Init();
Serial_Init();
Serial_TXPacket[0]=0x01;
Serial_TXPacket[1]=0x02;
Serial_TXPacket[2]=0x03;
Serial_TXPacket[3]=0x04;
Serial_SendPacket();
while(1)
{
}
}收：
uint8_t Serial_RXFlag;
uint16_t Serial_TXPacket[4];
uint16_t Serial_RXPacket[4];
//用于获取自建的标志位
uint8_t Serial_GetRXFlag(void)
{
if (Serial_RXFlag == 1)
{
//检测标志位位1后立马清零
//以便下次获取串口接收值
Serial_RXFlag = 0;
return 1;
}
return 0;
}
//中断函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint8_t RXState = 0;
static uint8_t pRXPacket = 0;
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
{
uint8_t RXData = USART_ReceiveData(USART1);
if (RXState == 0)
{
if (RXData == 0xFF)
{
RXState = 1;
//给接收数据的数组下标清零
//在这清零能保证每次接收数据时下标正确
pRXPacket = 0;
}
}
else if (RXState == 1)
{
//把接收到的数据存入数组中
Serial_RXPacket[pRXPacket] = RXData;
pRXPacket ++;
if (pRXPacket >= 4)
{
RXState = 2;
}
}
else if (RXState == 2)
{
if (RXData == 0xFE)
{
RXState = 0;
Serial_RXFlag = 1;
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
}
}
两个数组还要在.h文件中加上extern，以便在主函数中直接修改或者调用其值
即使载荷数据和包头包尾重复都没有影响
隐藏的问题
RXPacket是一个同时被写入又同时被读出的数组，在中断函数中，我们会依次写入它，在主函数中，我们又依次读出它，这会造成数据包之间的数据混在一起，比如读出的过程太慢了，可能会造成前面两个数据是新的，后面两个数据是之前的数据，即我们读出的数据可能一部分属于上一个数据包，解决办法：在接收部分加入判断，在每个数据包读取处理完毕后，再接收下一个数据包（线程安全），但其实这个问题也是相对实际情况而言的，可以不处理，也可能必须要处理。
再添加一个功能——按下按键TXPacket中的数据都+1，用于检测发出数据包程序是否正确运行
在主函数中修改即可，顺便优化代码
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "Key.h"
uint16_t Data;
int main(void)
{
OLED_Init();
Key_Init();
Serial_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TXPacket");
OLED_ShowString(3, 1, "RXPacket");
Serial_TXPacket[0]=0x01;
Serial_TXPacket[1]=0x02;
Serial_TXPacket[2]=0x03;
Serial_TXPacket[3]=0x04;
Serial_SendPacket();
while(1)
{
if (Key_GetNum()==1)
{
Serial_TXPacket[0]++;
Serial_TXPacket[1]++;
Serial_TXPacket[2]++;
Serial_TXPacket[3]++;
Serial_SendPacket();
OLED_ShowHexNum(2, 1, Serial_TXPacket[0], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 4, Serial_TXPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, Serial_TXPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, Serial_TXPacket[3], 2);
}
if (Serial_GetRXFlag() == 1)
{
OLED_ShowHexNum(4, 1, Serial_RXPacket[0], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 4, Serial_RXPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, Serial_RXPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, Serial_RXPacket[3], 2);
}
}
}
就可以实现按一下按钮，串口就输出一组数据包，且这组数据包每个数据逐渐递增
然后在发送区发送的数据在OLED中显示
串口收发文本数据包
接收数据包直接使用SendString即可，所以可以把TXPacket相关函数删去
然后修改一下中断函数的判断条件
//以下皆用于接收数据包
uint8_t Serial_RXFlag;
char Serial_RXPacket[100];
//用于获取自建的标志位
uint8_t Serial_GetRXFlag(void)
{
if (Serial_RXFlag == 1)
{
//检测标志位位1后立马清零
//以便下次获取串口接收值
Serial_RXFlag = 0;
return 1;
}
return 0;
}
//中断函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint8_t RXState = 0;
static uint8_t pRXPacket = 0;
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
{
char RXData = USART_ReceiveData(USART1);
if (RXState == 0)
{
if (RXData == '@')
{
RXState = 1;
//给接收数据的数组下标清零
//在这清零能保证每次接收数据时下标正确
pRXPacket = 0;
}
}
else if (RXState == 1)
{
if (RXData == '\r')
{
RXState = 2;
}
else
{
//把接收到的数据存入数组中
Serial_RXPacket[pRXPacket] = RXData;
pRXPacket ++;
}
}
else if (RXState == 2)
{
if (RXData == '\n')
{
RXState = 0;
//标志位'\0'标志着字符串的结束
Serial_RXPacket[pRXPacket] = '\0';
Serial_RXFlag = 1;
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
}
}
主函数中实验一下
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "LED.h"
#include
int main(void)
{
OLED_Init();
LED_Init();
Serial_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TXPacket");
OLED_ShowString(3, 1, "RXPacket");
while(1)
{
if (Serial_GetRXFlag() == 1)
{
OLED_ShowString(4, 1, " ");
OLED_ShowString(4, 1, Serial_RXPacket);
}
}
}
接下来就应该实现通过串口输入文本来控制LED的亮灭，并通过OLED上有所反映
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "LED.h"
#include
int main(void)
{
OLED_Init();
LED_Init();
Serial_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TXPacket");
OLED_ShowString(3, 1, "RXPacket");
while(1)
{
if (Serial_GetRXFlag() == 1)
{
OLED_ShowString(4, 1, " ");
OLED_ShowString(4, 1, Serial_RXPacket);
if(strcmp(Serial_RXPacket, "LED_ON") == 0)
{
LED_On();
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "LED_ON_OK");
Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n");
}
else if (strcmp(Serial_RXPacket, "LED_OFF") == 0)
{
LED_Off();
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "LED_OFF_OK");
Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n");
}
else
{
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "Error");
Serial_SendString("Error\r\n");
}
}
}
}
这样就可以实现目标了
但是还会有个问题，如果连续发送数据包，程序处理不及时，可能会导致数据包错位，这时候我们就需要添加一个程序使其在上一个数据包未处理完成，就不接受新的数据包的功能。
只需把Serial_GetRXFlag(void)函数删去，在中断函数的第一个判断语句中修改为
if (RXData == '@' && Serial_RXFlag == 0)
{
RXState = 1;
//给接收数据的数组下标清零
//在这清零能保证每次接收数据时下标正确
pRXPacket = 0;
}然后再在主函数if条件修改为
if (Serial_RXFlag == 1)然后再在其最后添加
Serial_RXFlag = 0;即可
或者可以再定义一个指令缓存区，把接收好的字符串放在这个指令缓存区里排队，这样处理起来更有条理