串口中断(10)自定义通讯协议-协议带数据长度及接收应答处理
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目录
一、自定义通讯协议
二、系统设计要求
三、硬件设计
3.1UART通信模块
3.2数码管模块
3.3仿真图
四、软件设计
4.1串口初始化
4.2接收中断
4.3数码管模块
4.4定时器模块
4.5主程序
4.6发送数据模块
4.7清除缓存
4.8uart.h
五、系统测试
5.1正确应答-类型01，长度01
5.2正确应答-类型02，长度02
5.3正确应答-类型03，长度03
5.4错误应答-和效验错误
5.5错误应答-异或效验错误
一、自定义通讯协议
自定义通讯协议是指一种特定的数据交互方式，该方式不同于通用的通讯协议，例如HTTP、TCP等。自定义通讯协议可以根据具体的业务需求和通讯要求进行设计，满足数据传输的可靠性、效率、安全性等方面的需求。
⛄定义通信内容及传输方式：首先需要明确通信双方需要交换哪些数据。例如，数据头、数据体、校验位、结束符等。同时需要确定数据传输的方式，如串口通信、TCP/IP通信、WiFi通信等。
⛄定义字节序列：根据通信内容，将需要传输的数据按照一定的规则组成字节序列，以便在传输过程中进行处理。
⛄添加校验和：在传输数据时，为了保证数据的完整性和正确性，需要给数据添加校验和。常用的校验方式有CRC校验、累加和校验等。
⛄定义解析规则：通信双方需要约定如何解析接收到的数据。例如，如何区分数据头和数据体，如何解析数据体中的不同字段等。
⛄计好通信协议后，需要进行通信测试。测试时需要模拟发送和接收端，并验证数据传输和解析是否正确。如果出现问题，需要及时修改协议设计或者程序代码。
在实际应用中，自定义通讯协议可以应用于各种领域，例如智能家居、工业控制、物联网等。自定义协议的设计能够在满足特殊需求的同时，提高通信效率、降低通信成本，为应用领域提供更加可靠、安全、高效的通信解决方案。
二、系统设计要求
2.1总设计要求
虚拟终端com3发送数据给单片机com1，发送的数据帧由帧头、类型、数据长度、代码块、和校验、异或校验组成。接收完数据后，单片机根据用户双方约定好的校验位是否正确，发送不同的应答(数据帧)，如果数据正确，根据不同的数据类型，让4位数码管显示不同的数据。
2.2设计细节
数据帧：55 AA 类型(01/02/03) 数据长度(1/2/3) 代码块 和校验 异或校验
数据类型为01时，数据长度为1，显示1个字节;数据类型为02时，数据长度为2，显示2个字节;数据类型为03时，数据长度为3，显示2个字节(4位数码管只能显示2个字节，这里显示代码块第2、3个数据);
正确应答：0x55,0xAA,0x80,0x0,0x80,0x80
错误应答：分和效验错误应答和异或效验错误应答。
和效验错误应答：0x55,0xAA,0x81,0x0,0x80,0x80
异或效验错误应答：0x55,0xAA,0x82,0x0,0x80,0x80
三、硬件设计
3.1UART通信模块
3.2数码管模块
线码：dp g f e d c b a
段码(控制数码管第几位显示):1 2 3 4
数码管模块：采用定时延时法。软件编码步骤：1.消隐 2.段码 3.线码 4.延时1ms（定时器定时1ms）。
74HC245芯片用于提高P0的电流驱动能力，让数码管能够显示数据。
3.3仿真图
元件清单：四位数码管采用共阴极。在本文基础上，大家可以尝试使用6位数码管用于显示数据。
四、软件设计
本文4.1、4.2、4.6、4.7节均为uart.c(串口通信源文件)
代码文件整理：
4.1串口初始化
void UartInit(void) //[email protected]
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器模式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器中断
ES=1; //串口中断打开
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
4.2接收中断
数组recv_buf存储类型、长度、代码块数据，用于主程序处理数码管显示。
定义sum_check、 xor_check分别求和效验值、异或效验值。
分支0：判断帧头数据55是否正确==>分支1：判断帧头数据AA是否正确==>分支2：接收类型，从分支2开始计算和效验、异或效验==>分支3：接收长度，计算和效验、异或效验==>分支4：接收代码块，计算和效验、异或效验==>分支5：判断和效验是否正确，若错误发送和效验错误应答==>分支6：判断异或效验是否正确，若错误单片机发送异或效验错误应答，正确发送单片机发送正确应答。
void ES_timers() interrupt 4 //接收中断
{
static unsigned char machine_step=0;
static unsigned char sum_check;
static unsigned char xor_check;
unsigned char i;
if(RI)
{
RI=0;
recv_data=SBUF;//recv_data为中间变量，用于接收发送的数据
switch(machine_step) //55 AA 01/02/03 长度 代码块 和效验 异或效验
{
case 0:
if(recv_data==0x55) //帧头:55H AAH
{
machine_step=1;
}
else
{
machine_step=0;
}
break;
case 1:
if(recv_data==0xAA)
{
machine_step=2;
recv_cnt=0;
}
else
{
machine_step=0;
}
break;
case 2:
recv_buf[recv_cnt]=recv_data; //接收数据类型
sum_check=recv_data;
xor_check=recv_data;
machine_step=3;
recv_cnt++;
break;
case 3:
recv_length=recv_data; //数据字节长度
sum_check+=recv_data;
xor_check^=recv_data;
machine_step=4;
break;
case 4:
recv_buf[recv_cnt]=recv_data; //接收数据
sum_check+=recv_data; //计算和效验
xor_check^=recv_data; //计算异或效验
if(recv_cnt==recv_length)
{
machine_step=5;//接收数据完成后跳到下一个分支
}
else
{
machine_step=4;
}
recv_cnt++;
break;
case 5:
if(sum_check==recv_data) //和效验正确
{
machine_step=6;
}
else //和效验错误
{
machine_step=0;
for(i=0;i<6;i++)
{
sendByte(sum_check_error[i]);//和效验错误应答
}
}
break;
case 6:
if(xor_check==recv_data) //异或效验正确
{
recv_flag=1; //接收正确，标志位置1
for(i=0;i<6;i++)
{
sendByte(recv_correct[i]);//发送正确应答
}
}
else
{
for(i=0;i<6;i++)
{
sendByte(xor_check_error[i]);//异或效验错误应答
}
}
machine_step=0;
sum_check=0;
xor_check=0;
recv_cnt=0;
break;
default:break;
}
}
}
4.3数码管模块
display.c
#include "display.h"
unsigned char code leddata[]={
0x3F, //0
0x06, //1
0x5B, //2
0x4F, //3
0x66, //4
0x6D, //5
0x7D, //6
0x07, //7
0x7F, //8
0x6F, //9
0x77, //A
0x7C, //B
0x39, //C
0x5E, //D
0x79, //E
0x71, //F
0x76, //H
0x38, //L
0x37, //n
0x3E, //u
0x73, //P
0x5C, //o
0x40, //-
0x00 //熄灭
};//数码管段码表
unsigned char LEDBuf[]={8,8,8,8};//缓冲区
unsigned char code PLACE_COOE[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//位码
/******************************************************************************************
函数名:display
功能：数码管显示函数
参数：无
返回值：无
******************************************************************************************/
void display()
{
unsigned char i;
IO_DIG=0x00;//消隐
IO_DIG=leddata[LEDBuf[i]];//段码
IO_PLACE=PLACE_COOE[i];//位码
i++;
if(N==i)
i=0;
}display.h
#ifndef __DISPLAY_H__
#define __DISPLAY_H__
#include
#define IO_DIG P0 //段码IO
#define IO_PLACE P2 //位码IO
#define N 4 //数码管个数
unsigned char code leddata[];//变量声明
extern unsigned char LEDBuf[];
void display();//数码管显示函数声明
#endif 4.4定时器模块
定时1ms，用于数码管能够显示出数字。
void Timer0_Init(void) //1毫秒@11.0592MHz
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x66; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TF0 = 0; //清除TF0标志
ET0=1; //定时器0中断打开
TR0 = 1; //定时器0开始计时
}
void T0_timer() interrupt 1 //利用1ms计数，判断是否接收完成
{
TR0=0;
display();
TL0 = 0x66; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TR0=1;
}4.5主程序
LEDBuf[ ]：数码管显示缓冲区，用于显示display.c表中对应的数字/字符。
recv_buf[0]：数据类型
长度为1，显示recv_buf[0]
长度为2，显示recv_buf[1]、recv_buf[2]
长度为3，显示recv_buf[2]、recv_buf[3]
要想显示数据，就要将数据（2位数）拆成每一位分别显示到对应的位置。十位数=数据右移4位，个位数=数据&0x0f。
#include
#include "uart.h"
#include "display.h"
void Timer0_Init(); //定时器0函数声明
sbit LED=P1^0;//位定义
sbit Beep=P1^7;
void main()
{
UartInit(); //调用串口初始化函数
Timer0_Init();
EA=1; //总中断允许
printf("Wait for Serial Communication Tset Start.\r\n");
printf("Please Send a string of data:\r\n");
while(1)
{
if(recv_flag==1) //接收完毕，开始解析
{
recv_flag=0;
switch(recv_buf[0])//数据类型---命令
{
case 0x01://数码管显示1字节
LEDBuf[0]=23;
LEDBuf[1]=23;
LEDBuf[2]=recv_buf[1]>>4;
LEDBuf[3]=recv_buf[1]&0x0f;
break;
case 0x02://数码管显示2字节(第1、2个数据)
LEDBuf[0]=recv_buf[1]>>4;
LEDBuf[1]=recv_buf[1]&0x0f;
LEDBuf[2]=recv_buf[2]>>4;
LEDBuf[3]=recv_buf[2]&0x0f;
break;
case 0x03://数码管显示2字节(第2、3个数据)
LEDBuf[0]=recv_buf[2]>>4;
LEDBuf[1]=recv_buf[2]&0x0f;
LEDBuf[2]=recv_buf[3]>>4;
LEDBuf[3]=recv_buf[3]&0x0f;
break;
default:clr_recvbuffer(recv_buf); //清除缓存
break;
}
}
}
}
4.6发送数据模块
发送数据dat==>等待发送完成(发送完成TI自动置1)==>TI清0，以便下次能够发送数据帧。
void sendByte(unsigned char dat) //发送一帧数据功能函数
{
SBUF=dat;
while(!TI);
TI=0;
}
void sendString(unsigned char *dat)//发送字符串函数
{
while(*dat != '\0')
{
sendByte(*dat++);
}
}
4.7清除缓存
void clr_recvbuffer(unsigned char *buf)//清除缓冲
{
unsigned char i;
for(i=0;i4.8uart.h
#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__
#include
#include
#define MAX_REX_NUM 20
#define MAX_timer_cnt 5
extern unsigned char recv_buf[MAX_REX_NUM];
extern unsigned char recv_cnt;
extern unsigned char start_timer;
extern unsigned char recv_timer_cnt;
extern unsigned char recv_flag;
extern unsigned int led_data;
extern unsigned int beep_data;
extern unsigned int led_cnt;
extern unsigned int beep_cnt;
void UartInit(void);
void sendByte(unsigned char dat);
void sendString(unsigned char *dat);
char putchar(char c);
void clr_recvbuffer(unsigned char *buf);
#endif 五、系统测试
串口助手模式：十六进制
5.1正确应答-类型01，长度01
类型：01，长度：01，代码快：10
和效验正确，异或效验正确，正确应答55 AA 80 00 80 80
数码管显示 10
5.2正确应答-类型02，长度02
类型：02，长度：02，代码快：10 11
和效验正确，异或效验正确，正确应答55 AA 80 00 80 80
数码管显示1011
5.3正确应答-类型03，长度03
类型：03，长度：03，代码快：10 11 13
和效验正确，异或效验正确，正确应答55 AA 80 00 80 80
数码管显示1113
5.4错误应答-和效验错误
和效验错误，异或效验正确，和效验错误应答55 AA 81 00 80 80
5.5错误应答-异或效验错误
和效验错误，异或效验错误，异或效验错误应答55 AA 82 00 80 80
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