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[導(dǎo)讀]關(guān)注「嵌入式大雜燴」,選擇「星標(biāo)公眾號」一起進(jìn)步!來源:strongerHuang有一些初學(xué)者總覺得通信協(xié)議是一個(gè)很復(fù)雜的知識,把它想的很高深,導(dǎo)致不知道該怎么學(xué)。同時(shí),偶爾有讀者問關(guān)于串口自定義通信協(xié)議相關(guān)的問題,今天就來寫寫串口通信協(xié)議,并不是你想想中的那么難?1什么通信協(xié)議...

關(guān)注「嵌入式大雜燴」,選擇「星標(biāo)公眾號」一起進(jìn)步!

來源:strongerHuang


有一些初學(xué)者總覺得通信協(xié)議是一個(gè)很復(fù)雜的知識,把它想的很高深,導(dǎo)致不知道該怎么學(xué)。
同時(shí),偶爾有讀者問關(guān)于串口自定義通信協(xié)議相關(guān)的問題,今天就來寫寫串口通信協(xié)議,并不是你想想中的那么難?

1什么通信協(xié)議?

通信協(xié)議不難理解,就是兩個(gè)(或多個(gè))設(shè)備之間進(jìn)行通信,必須要遵循的一種協(xié)議。
百度百科的解釋:
通信協(xié)議是指雙方實(shí)體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。通過通信信道和設(shè)備互連起來的多個(gè)不同地理位置的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),要使其能協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享,它們之間必須具有共同的語言。交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流,都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則。這個(gè)規(guī)則就是通信協(xié)議。

相應(yīng)該有很多讀者都買過一些基于串口通信的模塊,市面上很多基于串口通信的模塊都是自定義通信協(xié)議,有的比較簡單,有的相對復(fù)雜一點(diǎn)。

舉一個(gè)很簡單的串口通信協(xié)議的例子:比如只傳輸一個(gè)溫度值,只有三個(gè)字節(jié)的通信協(xié)議:
幀頭溫度值幀尾
5A一字節(jié)數(shù)值3B

這種看起來是不是很簡單?它也是一種通信協(xié)議。
只是說這種通信協(xié)議應(yīng)用的場合相對比較簡單(一對一兩個(gè)設(shè)備之間),同時(shí),它存在很多弊端。

2過于簡單的通信協(xié)議引發(fā)的問題

上面那種只有三個(gè)字節(jié)的通信協(xié)議,相信大家都看明白了。雖然它也能通信,也能傳輸數(shù)據(jù),但它存在一系列的問題。
比如:多個(gè)設(shè)備連接在一條總線(比如485)上,怎么判斷傳輸給誰?(沒有設(shè)備信息)
還比如:處于一個(gè)干擾環(huán)境,你能保障傳輸數(shù)據(jù)正確嗎?(沒有校驗(yàn)信息)
再比如:我想傳輸多個(gè)不確定長度的數(shù)據(jù),該怎么辦?(沒有長度信息)。
上面這一系列問題,相信做過自定義通信的朋友都了解。

所以,在通信協(xié)議里面要約定更多的“協(xié)議信息”,這樣才能保證通信的完整。

3通信協(xié)議常見內(nèi)容

基于串口的通信協(xié)議通常不能太復(fù)雜,因?yàn)榇谕ㄐ潘俾?、抗干擾能力以及其他各方面原因,相對于TCP/IP這種通信協(xié)議,是一種很輕量級的通信協(xié)議。
所以,基于串口的通信,除了一些通用的通信協(xié)議(比如:Modubs、MAVLink)之外,很多時(shí)候,工程師都會根據(jù)自己項(xiàng)目情況,自定義通信協(xié)議。
下面簡單描述下常見自定義通信協(xié)議的一些要點(diǎn)內(nèi)容。

(這是一些常見的協(xié)議內(nèi)容,可能不同情況,其協(xié)議內(nèi)容不同)

1.幀頭幀頭,就是一幀通信數(shù)據(jù)的開頭。有的通信協(xié)議幀頭只有一個(gè),有的有兩個(gè),比如:5A、A5作為幀頭。


2.設(shè)備地址/類型設(shè)備地址或者設(shè)備類型,通常是用于多種設(shè)備之間,為了方便區(qū)分不同設(shè)備。


這種情況,需要在協(xié)議或者附錄中要描述各種設(shè)備類型信息,方便開發(fā)者編碼查詢。
當(dāng)然,有些固定的兩種設(shè)備之間通信,可能沒有這個(gè)選項(xiàng)。
3.命令/指令命令/指令比較常見,一般是不同的操作,用不同的命令來區(qū)分。


舉例:溫度:0x01;濕度:0x02;
4.命令類型/功能碼這個(gè)選項(xiàng)對命令進(jìn)一步補(bǔ)充。比如:讀、寫操作。


舉例:讀Flash:0x01;?寫Flash:0x02;
5.數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)長度這個(gè)選項(xiàng),可能有的協(xié)議會把該選項(xiàng)提到前面設(shè)備地址位置,把命令這些信息算在“長度”里面。
這個(gè)主要是方便協(xié)議(接收)解析的時(shí)候,統(tǒng)計(jì)接收數(shù)據(jù)長度。


比如:有時(shí)候傳輸一個(gè)有效數(shù)據(jù),有時(shí)候要傳輸多個(gè)有效數(shù)據(jù),甚至傳輸一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)。這個(gè)時(shí)候,傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)就是不定長數(shù)據(jù),就必須要有數(shù)據(jù)長度來約束。
有的長度是一個(gè)字節(jié),其范圍:0x01 ~ 0xFF,有的可能要求一次性傳輸更多,就用兩個(gè)字節(jié)表示,其范圍0x0001 ~?0xFFFFF。
當(dāng)然,有的通信長度是固定的長度(比如固定只傳輸、溫度、濕度這兩個(gè)數(shù)據(jù)),其協(xié)議可能沒有這個(gè)選項(xiàng)。
6.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)就不用描述了,就是你傳輸?shù)膶?shí)實(shí)在在的數(shù)據(jù),比如溫度:25℃。
7.幀尾有些協(xié)議可能沒有幀尾,這個(gè)應(yīng)該是可有可無的一個(gè)選項(xiàng)。
8.校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼是一個(gè)比較重要的內(nèi)容,一般正規(guī)一點(diǎn)的通信協(xié)議都有這個(gè)選項(xiàng),原因很簡單,通信很容易受到干擾,或者其他原因,導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出錯。
如果有校驗(yàn)碼,就能比較有效避免數(shù)據(jù)傳輸出錯的的情況。


校驗(yàn)碼的方式有很多,校驗(yàn)和、CRC校驗(yàn)算是比較常見的,用于自定義協(xié)議中的校驗(yàn)方式。
還有一點(diǎn),有的協(xié)議可能把校驗(yàn)碼放在倒數(shù)第二,幀尾放在最后位置。

4通信協(xié)議代碼實(shí)現(xiàn)

自定義通信協(xié)議,代碼實(shí)現(xiàn)的方式有很多種,怎么說呢,“條條大路通羅馬”你只需要按照你協(xié)議要寫實(shí)現(xiàn)代碼就行。
當(dāng)然,實(shí)現(xiàn)的同時(shí),需要考慮你項(xiàng)目實(shí)際情況,比如通信數(shù)據(jù)比較多,要用消息隊(duì)列(FIFO),還比如,如果協(xié)議復(fù)雜,最好封裝結(jié)構(gòu)體等。
下面分享一些以前用到的代碼,可能沒有描述更多細(xì)節(jié),但一些思想可以借鑒。
1.消息數(shù)據(jù)發(fā)送a.通過串口直接發(fā)送每一個(gè)字節(jié)這種對于新手來說都能理解,這里分享一個(gè)之前DGUS串口屏的例子:
#define DGUS_FRAME_HEAD1 0xA5 //DGUS屏幀頭1#define DGUS_FRAME_HEAD2 0x5A //DGUS屏幀頭2
#define DGUS_CMD_W_REG 0x80 //DGUS寫寄存器指令#define DGUS_CMD_R_REG 0x81 //DGUS讀寄存器指令#define DGUS_CMD_W_DATA 0x82 //DGUS寫數(shù)據(jù)指令#define DGUS_CMD_R_DATA 0x83 //DGUS讀數(shù)據(jù)指令#define DGUS_CMD_W_CURVE 0x85 //DGUS寫曲線指令
/* DGUS寄存器地址 */#define DGUS_REG_VERSION 0x00 //DGUS版本#define DGUS_REG_LED_NOW 0x01 //LED背光亮度#define DGUS_REG_BZ_TIME 0x02 //蜂鳴器時(shí)長#define DGUS_REG_PIC_ID 0x03 //顯示頁面ID#define DGUS_REG_TP_FLAG 0x05 //觸摸坐標(biāo)更新標(biāo)志#define DGUS_REG_TP_STATUS 0x06 //坐標(biāo)狀態(tài)#define DGUS_REG_TP_POSITION 0x07 //坐標(biāo)位置#define DGUS_REG_TPC_ENABLE 0x0B //觸控使能#define DGUS_REG_RTC_NOW 0x20 //當(dāng)前RTCS
//往DGDS屏指定寄存器寫一字節(jié)數(shù)據(jù)void DGUS_REG_WriteWord(uint8_t RegAddr, uint16_t Data){ DGUS_SendByte(DGUS_FRAME_HEAD1); DGUS_SendByte(DGUS_FRAME_HEAD2); DGUS_SendByte(0x04);
DGUS_SendByte(DGUS_CMD_W_REG); //指令 DGUS_SendByte(RegAddr); //地址
DGUS_SendByte((uint8_t)(Data>>8)); //數(shù)據(jù) DGUS_SendByte((uint8_t)(Data
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