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標(biāo)題: 單片機(jī)解析協(xié)議基礎(chǔ)教程(基于51單片機(jī)) [打印本頁]

作者: heicad 時間: 2014-10-21 01:12
標(biāo)題: 單片機(jī)解析協(xié)議基礎(chǔ)教程(基于51單片機(jī))
以前喜歡寫一些技術(shù)性的文章放到空間讓大家學(xué)習(xí)一下，這本是好意，不料這段時間翻看一下自己空間的日志，關(guān)于技術(shù)方面的文章卻是屈指可數(shù)，仔細(xì)一看內(nèi)容，卻有一種誤人子弟的感覺，實在慚愧至極。工作快半年了，多多少少也積累了一些經(jīng)驗，只不過很多東西都是放在腦子里，沒有用文字等記錄下來。最近不停地被坑，心中郁悶至極，今天干活也沒有什么積極性了，放下手下的事情，寫一些文字，就當(dāng)放松了，轉(zhuǎn)入正題，下面講解的知識適合于單片機(jī)初學(xué)者，當(dāng)然我也算是初學(xué)者。

其實，使用單片機(jī)解析協(xié)議很簡單，我們需要分析協(xié)議的格式,將其分開處理即可。例如某一串口指令模塊的指令格式為：幀頭(2字節(jié))+數(shù)據(jù)長度(1字節(jié))+數(shù)據(jù)(N字節(jié)，其中N<256)，那么我們就按照幀頭、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)分別處理。寫單片機(jī)程序要有一種思路就是從整體到局部。那么我們?nèi)绾闻袛嘁粋€數(shù)據(jù)幀被完整接收呢？這里就要用到一些標(biāo)志位來處理了。先給出程序流程圖吧

圖1 程序流程圖

在寫程序之前，首先對幾個變量及標(biāo)志位進(jìn)行說明：
1.幀頭高字節(jié)和幀頭低字節(jié)分別使用宏定義指定，這樣方便修改，如：
         #define FRM_H  0XAA
         #define FRM_L 0XBB
2.用于指示接收數(shù)據(jù)的位置，定義一個變量Rx_POS，定義一個變量Rx_Num用于指示要接收數(shù)據(jù)的長度。
         unsigned char Rx_POS;
         unsigned char Rx_Num;
3.接收到完整幀標(biāo)志位、接收到幀頭標(biāo)志位、
         bit RXFRMOK;    //接收到完整幀標(biāo)志位
         bit RXFHOK;       //接收到完整幀頭標(biāo)志位
4.接收的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
         unsinged char RXFH[3];
         unsigned char RX_BUF[32];
      現(xiàn)在我們使用RXFRMOK來標(biāo)識接收到完整數(shù)據(jù)幀，首先要寫的肯定是沒有接收到完整幀的情形。那么我們可以編寫程序如下：
            代碼1：
            void UART1_ISR() interrupt 4
            {
                     unsigned char Rx_Data;
                     if(RI)
                     {
                              Rx_Data = SBUF;//讀取串口緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
                              RI = 0;             //清除串口中斷請求
                     }
                     if（!RXFRMOK）//如果沒有接收到完整幀
                     {

                     }
                     if(TI)
                     {
                           TI = 0;
                     }
               }
      代碼寫到這里，可能就有人急了，怎么才寫這么一點��？別急，這是為了讓新手更容易程序是怎么一步步的寫出來的，我將代碼一點點地寫完整，讓新手更加輕松地入門。
      根據(jù)從整體到局部的思想，我們把整體框架已完成，那么現(xiàn)在開始處理局部的問題了，仔細(xì)一看數(shù)據(jù)幀格式，開頭是兩個字節(jié)的幀頭，那么，開辟兩個數(shù)組，其中一個用于緩存幀頭和數(shù)據(jù)長度，另一個用于緩存串口接收到的數(shù)據(jù)，緩存幀頭和數(shù)據(jù)長度的數(shù)組定義為RXFH[3],我們假設(shè)一次接收的數(shù)據(jù)不超過32字節(jié)，則開辟的數(shù)組為RX_BUF[32]，設(shè)置一個unsigned char型的變量Rx_POS用以指示接收數(shù)據(jù)的位置，這個位置僅用于指示接收到數(shù)據(jù)的位置，注意：不包含幀頭和數(shù)據(jù)。
      準(zhǔn)備工作做好后，此刻當(dāng)然是先處理沒有接收到幀頭的程序了，每接收到一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，我們都把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)依次往前挪一個位置，然后判斷第一和第二字節(jié)數(shù)據(jù)是否為幀頭，如果是幀頭，那么第三字節(jié)就表示數(shù)據(jù)長度了，我們把上面的代碼1拷貝過來，繼續(xù)添加代碼(添加部分用淺藍(lán)色標(biāo)識)：
         代碼2：
            void UART1_ISR() interrupt 4
            {
                     unsigned char Rx_Data;
                     if(RI)
                     {
                              Rx_Data = SBUF;//讀取串口緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
                              RI = 0;             //清除串口中斷請求
                     }
                     if（!RXFRMOK）       //如果沒有接收到完整幀
                     {
                              if(!RXFHOK)    //如果沒有接收到幀頭
                              {
                                    //先移位操作再將緩沖區(qū)內(nèi)容與幀頭進(jìn)行比較
                                    RXFH[0] = RXFH[1];
                                    RXFH[1] = RXFH[2];
                                    RXFH[2] = Rx_Data;
                                    if((RXFH[0]==FRM_H)&&(RXFH[1]==FRM_L))
                                    {
                                             RXFHOK = 1;          //正常接收到幀頭標(biāo)志位置1
                                             Rx_Num = RXFH[2];
                                    }
                              }
                     }
                     if(TI)
                     {
                           TI = 0;
                     }
               }
      看到這里你是不是感覺這種做法有點巧妙呢？判斷幀頭就像把接收到的數(shù)據(jù)放到一個三字節(jié)的窗口中，自己盯著窗口找?guī)^，如果發(fā)現(xiàn)幀頭匹配，那么我就要處理接收到幀頭的程序了。接收到幀頭處理方法為：每接收到一個字節(jié)，則接收到的數(shù)據(jù)位置Rx_POS加1，如果接收的數(shù)據(jù)長度等于Rx_Num，則對表示一幀數(shù)據(jù)接收完成，則應(yīng)給接收一幀完整數(shù)據(jù)標(biāo)志位置位，同時將接收數(shù)據(jù)位置Rx_P清零，并將接收到幀頭標(biāo)識為清零。詳見下面的代碼(增加的部分用淺紅色標(biāo)識)：
               代碼3：
            void UART1_ISR() interrupt 4
            {
                     unsigned char Rx_Data;
                     if(RI)
                     {
                              Rx_Data = SBUF;//讀取串口緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
                              RI = 0;             //清除串口中斷請求
                     }
                     if（!RXFRMOK）       //如果沒有接收到完整幀
                     {
                              if(!RXFHOK)    //如果沒有接收到幀頭
                              {
                                    //先移位操作再將緩沖區(qū)內(nèi)容與幀頭進(jìn)行比較
                                    RXFH[0] = RXFH[1];
                                    RXFH[1] = RXFH[2];
                                    RXFH[2] = Rx_Data;
                                    if((RXFH[0]==FRM_H)&&(RXFH[1]==FRM_L))
                                    {
                                             RXFHOK = 1;          //正常接收到幀頭標(biāo)志位置1
                                             Rx_Num = RXFH[2];
                                             goto TX:                //接收完數(shù)據(jù)當(dāng)然要跳出去了，不能把數(shù)據(jù)長度存放到數(shù)據(jù)中了
                                    }
                              }
                              if(RXFHOK)
                              {
                                    RXBUF[Rx_POS] = Rx_Data;                         Rx_POS ++;
                        if(Rx_POS > Rx_Num-1)
                        {
                              RXFRMOK = 1;
                              RXFHOK = 0;
                              Rx_POS = 0;
                                       }
                              }
                     }
TX:                if(TI)
                     {
                           TI = 0;
                     }
               }
   以上代碼3基本上對本文開始的那段協(xié)議完成了解析。是不是很簡單？細(xì)心看代碼3的人可能會一眼看出來，你這代碼接收到一幀完整數(shù)據(jù)后，RXFRMOK就為1了，后續(xù)該怎么處理呢？應(yīng)該有個歸零的過程啊，不然怎么再次接收數(shù)據(jù)呢？這個問題問得很好，這里我沒有把主程序?qū)懗鰜�，因為解析基本上在串口中斷里完成了，�?dāng)接收到一幀完整數(shù)據(jù)，其中某一個數(shù)據(jù)必定有著特定的用途，假設(shè)RX_BUF[0]的數(shù)據(jù)代表接受的數(shù)據(jù)代表的命令，那么，我在主程序中判斷RX_BUF[0]的值即可，處理完相關(guān)任務(wù)，我們必須將RXFRMOK清零，那么程序就可以再次接收數(shù)據(jù)幀了。
      其中有一個特別需要注意的是，有些人沒有注意分析這些代碼，判斷錯誤的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致不能解析該協(xié)議，這里特別說明一下：假設(shè)單片機(jī)接收一幀數(shù)據(jù)為 0xaa 0xbb 0x03 0x40 0x01 0x06,那么RX_BUF中數(shù)據(jù)是什么呢？告訴你，只有后面三個字節(jié)，即0x40 0x01 0x06。解析協(xié)議的時候已經(jīng)將幀頭和數(shù)據(jù)長度這三個字節(jié)去掉了。
      有了通信協(xié)議，就可以做一個組網(wǎng)的系統(tǒng)，例如醫(yī)院里的醫(yī)護(hù)系統(tǒng)，工廠的工業(yè)控制系統(tǒng)，應(yīng)用范圍廣，安全高效！值得學(xué)習(xí)！如有興趣，可發(fā)郵件至huzhiqianglz@163.com與我交流。本文轉(zhuǎn)載請注明出處，文中若有錯別字，在所難免，請告之本人修正，謝謝！
      其他類型的協(xié)議解析暫未整理，如有空再寫，敬請關(guān)注！

作者: yyxtj 時間: 2015-4-18 08:07
好東西，學(xué)習(xí)一下，謝謝分享！

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