第39節(jié)：判斷數(shù)據(jù)頭來接收一串?dāng)?shù)據(jù)的串口通用程序框架
從業(yè)近十年!手把手教你單片機(jī)程序框架 第39講
開場白：
上一節(jié)講了判斷數(shù)據(jù)尾的程序框架，但是在大部分的項(xiàng)目中，都是通過判斷數(shù)據(jù)頭來接收數(shù)據(jù)的，這一節(jié)要教會(huì)大家兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
第一個(gè)：如何在已經(jīng)接收到的一串?dāng)?shù)據(jù)中解析數(shù)據(jù)頭協(xié)議并且提取有效數(shù)據(jù)。
第二個(gè)：無論是判斷數(shù)據(jù)頭還是判斷數(shù)據(jù)尾，無論是單片機(jī)還是上位機(jī)，最好在固定協(xié)議前多發(fā)送一個(gè)填充的無效字節(jié)0x00，因?yàn)橛布?，第一個(gè)字節(jié)往往容易丟失。
具體內(nèi)容，請看源代碼講解。
(1)硬件平臺(tái)：
基于朱兆祺51單片機(jī)學(xué)習(xí)板。
(2)實(shí)現(xiàn)功能：
波特率是：9600 。
通訊協(xié)議：EB 00 55 XX YY
加無效填充字節(jié)后,上位機(jī)實(shí)際上應(yīng)該發(fā)送：00 EB 00 55 XX YY
其中第1位00是無效填充字節(jié)，防止由于硬件原因丟失第一個(gè)字節(jié)。
其中第2,3,4位EB 00 55就是數(shù)據(jù)頭
后2位XX YY就是有效數(shù)據(jù)
任意時(shí)刻，單片機(jī)從電腦“串口調(diào)試助手”上位機(jī)收到的一串?dāng)?shù)據(jù)中，只要此數(shù)據(jù)中包含關(guān)鍵字EB 00 55 ，并且此關(guān)鍵字后面兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)XX YY 分別為01 02,那么蜂鳴器鳴叫一聲表示接收的數(shù)據(jù)頭和有效數(shù)據(jù)都是正確的。
(3)源代碼講解如下：
#include "REG52.H"
#define const_voice_short 40 //蜂鳴器短叫的持續(xù)時(shí)間
#define const_rc_size 10 //接收串口中斷數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)數(shù)組大小
#define const_receive_time 5 //如果超過這個(gè)時(shí)間沒有串口數(shù)據(jù)過來，就認(rèn)為一串?dāng)?shù)據(jù)已經(jīng)全部接收完，這個(gè)時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整大小
void initial_myself(void);
void initial_peripheral(void);
void delay_long(unsigned int uiDelaylong);
void T0_time(void); //定時(shí)中斷函數(shù)
void usart_receive(void); //串口接收中斷函數(shù)
void usart_service(void); //串口服務(wù)程序,在main函數(shù)里
sbit beep_dr=P2^7; //蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)IO口
unsigned int uiSendCnt=0; //用來識(shí)別串口是否接收完一串?dāng)?shù)據(jù)的計(jì)時(shí)器
unsigned char ucSendLock=1; //串口服務(wù)程序的自鎖變量，每次接收完一串?dāng)?shù)據(jù)只處理一次
unsigned int uiRcregTotal=0; //代表當(dāng)前緩沖區(qū)已經(jīng)接收了多少個(gè)數(shù)據(jù)
unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中斷數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)數(shù)組
unsigned int uiRcMoveIndex=0; //用來解析數(shù)據(jù)協(xié)議的中間變量
unsigned int uiVoiceCnt=0; //蜂鳴器鳴叫的持續(xù)時(shí)間計(jì)數(shù)器
void main()
{
initial_myself();
delay_long(100);
initial_peripheral();
while(1)
{
usart_service(); //串口服務(wù)程序
}
}
void usart_service(void) //串口服務(wù)程序,在main函數(shù)里
{
/* 注釋一：
* 識(shí)別一串?dāng)?shù)據(jù)是否已經(jīng)全部接收完了的原理:
* 在規(guī)定的時(shí)間里，如果沒有接收到任何一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，那么就認(rèn)為一串?dāng)?shù)據(jù)被接收完了，然后就進(jìn)入數(shù)據(jù)協(xié)議
* 解析和處理的階段。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)要配合定時(shí)中斷，串口中斷的程序一起閱讀，要理解他們之間的關(guān)系。
*/
if(uiSendCnt>=const_receive_time&&ucSendLock==1) //說明超過了一定的時(shí)間內(nèi)，再也沒有新數(shù)據(jù)從串口來
{
ucSendLock=0; //處理一次就鎖起來，不用每次都進(jìn)來,除非有新接收的數(shù)據(jù)
//下面的代碼進(jìn)入數(shù)據(jù)協(xié)議解析和數(shù)據(jù)處理的階段
uiRcMoveIndex=0; //由于是判斷數(shù)據(jù)頭，所以下標(biāo)移動(dòng)變量從數(shù)組的0開始向最尾端移動(dòng)
/* 注釋二：
* 判斷數(shù)據(jù)頭，進(jìn)入循環(huán)解析數(shù)據(jù)協(xié)議必須滿足兩個(gè)條件:
* 第一：最大接收緩沖數(shù)據(jù)必須大于一串?dāng)?shù)據(jù)的長度(這里是5。包括2個(gè)有效數(shù)據(jù)，3個(gè)數(shù)據(jù)頭)
* 第二：游標(biāo)uiRcMoveIndex必須小于等于最大接收緩沖數(shù)據(jù)減去一串?dāng)?shù)據(jù)的長度(這里是5。包括2個(gè)有效數(shù)據(jù)，3個(gè)數(shù)據(jù)頭)
*/
while(uiRcregTotal>=5&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-5))
{
if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+0]==0xeb&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+1]==0x00&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+2]==0x55) //數(shù)據(jù)頭eb 00 55的判斷
{
if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+3]==0x01&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+4]==0x02) //有效數(shù)據(jù)01 02的判斷
{
uiVoiceCnt=const_voice_short; //蜂鳴器發(fā)出聲音，說明數(shù)據(jù)頭和有效數(shù)據(jù)都接收正確
}
break; //退出循環(huán)
}
uiRcMoveIndex++; //因?yàn)槭桥袛鄶?shù)據(jù)頭，游標(biāo)向著數(shù)組最尾端的方向移動(dòng)
}
uiRcregTotal=0; //清空緩沖的下標(biāo)，方便下次重新從0下標(biāo)開始接受新數(shù)據(jù)
}
}
void T0_time(void) interrupt 1 //定時(shí)中斷
{
TF0=0; //清除中斷標(biāo)志
TR0=0; //關(guān)中斷
if(uiSendCnt
{
uiSendCnt++; //表面上這個(gè)數(shù)據(jù)不斷累加，但是在串口中斷里，每接收一個(gè)字節(jié)它都會(huì)被清零，除非這個(gè)中間沒有串口數(shù)據(jù)過來
ucSendLock=1; //開自鎖標(biāo)志
}
if(uiVoiceCnt!=0)
{
uiVoiceCnt--; //每次進(jìn)入定時(shí)中斷都自減1，直到等于零為止。才停止鳴叫
beep_dr=0; //蜂鳴器是PNP三極管控制，低電平就開始鳴叫。
}
else
{
; //此處多加一個(gè)空指令，想維持跟if括號語句的數(shù)量對稱，都是兩條指令。不加也可以。
beep_dr=1; //蜂鳴器是PNP三極管控制，高電平就停止鳴叫。
}
TH0=0xfe; //重裝初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
TL0=0x0b;
TR0=1; //開中斷
}
void usart_receive(void) interrupt 4 //串口接收數(shù)據(jù)中斷
{
if(RI==1)
{
RI = 0;
++uiRcregTotal;
if(uiRcregTotal>const_rc_size) //超過緩沖區(qū)
{
uiRcregTotal=const_rc_size;
}
ucRcregBuf[uiRcregTotal-1]=SBUF; //將串口接收到的數(shù)據(jù)緩存到接收緩沖區(qū)里
uiSendCnt=0; //及時(shí)喂狗，雖然main函數(shù)那邊不斷在累加，但是只要串口的數(shù)據(jù)還沒發(fā)送完畢，那么它永遠(yuǎn)也長不大,因?yàn)槊總€(gè)中斷都被清零。
}
else //我在其它單片機(jī)上都不用else這段代碼的，可能在51單片機(jī)上多增加" TI = 0;"穩(wěn)定性會(huì)更好吧。
{
TI = 0;
}
}
void delay_long(unsigned int uiDelayLong)
{
unsigned int i;
unsigned int j;
for(i=0;i
{
for(j=0;j<500;j++) //內(nèi)嵌循環(huán)的空指令數(shù)量
{
; //一個(gè)分號相當(dāng)于執(zhí)行一條空語句
}
}
}
void initial_myself(void) //第一區(qū) 初始化單片機(jī)
{
beep_dr=1; //用PNP三極管控制蜂鳴器，輸出高電平時(shí)不叫。
//配置定時(shí)器
TMOD=0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1
TH0=0xfe; //重裝初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
TL0=0x0b;
//配置串口
SCON=0x50;
TMOD=0X21;
TH1=TL1=-(11059200L/12/32/9600); //這段配置代碼具體是什么意思，我也不太清楚，反正是跟串口波特率有關(guān)。
TR1=1;
}
void initial_peripheral(void) //第二區(qū) 初始化外圍
{
EA=1; //開總中斷
ES=1; //允許串口中斷
ET0=1; //允許定時(shí)中斷
TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)中斷
}
總結(jié)陳詞：
這一節(jié)講了常用的判斷數(shù)據(jù)頭來接收一串?dāng)?shù)據(jù)的程序框架，但是在很多項(xiàng)目中，僅僅靠判斷數(shù)據(jù)頭還是不夠的，必須要有更加詳細(xì)的通訊協(xié)議，比如可以包含數(shù)據(jù)類型，有效數(shù)據(jù)長度，有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)的通訊協(xié)議。這樣的程序該怎么寫?欲知詳情，請聽下回分解-----常用的自定義串口通訊協(xié)議。
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