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串口通信,接收并解析数据的方式

1年前浏览1698
最近有初学者问了这么一个问题:串口怎么接收和解析数据?


今天就来围绕这个话题,简单说几点:

  • 串口接收方式

  • 处理接收数据

  • 通信协议解析


串口接收方式

串口接收(通信另一端)的数据,常见的方式:

  • 轮询(查询)接收寄存器

  • 中断接收数据


轮询,就是间隔一定时间(一般ms,甚至us)去查询一下接收寄存器是否有数据,如果有数据,就处理接收到的数据。


中断,平时没有数据接收时,CPU干自己的事。当有接收数据时,UART串口控制器会响应中断,通知CPU有事干了。


轮询方式,大家想过有哪些弊端吗?

效率低:CPU大部分时间都是去做查询的工作;


响应不实时:如果短时间内有多个接收数据,CPU正在处理一件相对耗时的事情(比如:发送一个数据包),没来得及查询接收到的数据,此时,数据就可能丢失。(特别是早些年串口没有FIFO功能的时候)


所以,不管是UART串口,还是I2C、 SPI、 CAN等串行通信,用的最多,最常见的还是中断接收,很少有用轮询的方式。


我之前维护一个老代码(坑),CLI串口用轮询方式,出现丢数据、溢出错误等众多问题,让我还加了好几个班。。。



处理接收数据

中断有数据来了,大家怎么处理接收到的数据?


我见过有些小项目,直接在中断函数里面做一些应用的情况。比如:串口中断接收一个传感器发过来的数据,显示数据做一些响应的动作。


中断函数,代码能少尽少,耗时能少尽少,不能处理太多耗时的复杂的逻辑、应用等。


中断有数据来了,一般是通过FIFO方式处理。


1.简单的数组接收、应用解析并处理

比如:























static uint8_t gRxCnt = 0;static uint8_t gRxBuf[10];
void USART1_IRQHandler(void){  //...  gDgus_RxBuf[gRxCnt] = (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1);  gRxCnt++;  //...
}
void App(void){  //...  if(0 < gRxCnt)  {    //拷贝接收到的数据    gRxCnt = 0;    //解析接收数据并处理  }}


2.中断函数接收一帧完整数据再处理

比如:





































void USART1_IRQHandler(void){  static uint8_t RxCnt = 0;                      //计数值  static uint8_t RxNum = 0;                      //数量
 if((USART1->SR & USART_FLAG_RXNE) == USART_FLAG_RXNE)  {    gDgus_RxBuf[RxCnt] = (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1);    RxCnt++;
   /* 判断帧头 */    if(gDgus_RxBuf[0] != DGUS_FRAME_HEAD1)       //接收到帧头1    {      RxCnt = 0;      return;    }    if((2 == RxCnt) && (gDgus_RxBuf[1] != DGUS_FRAME_HEAD2))    {      RxCnt = 0;      return;    }
   /* 确定一帧数据长度 */    if(RxCnt == 3)    {      RxNum = gDgus_RxBuf[2] + 3;    }
   /* 接收完一帧数据 */    if((6 <= RxCnt) && (RxNum <= RxCnt))    {      RxCnt = 0;      OSMboxPost(EventMBox_Touch, gDgus_RxBuf);  //发送消息邮箱(执行触控操作)    }  }}


中断函数解析完一帧数据,可以通过标志位通知应用(裸机时),也可以通过消息队列、邮箱等方式发送到应用(RTOS时)。


3.RTOS队列、邮箱接收

比如:





















void DEBUG_COM_IRQHandler(void){  static uint8_t Data;
 if(USART_GetITStatus(DEBUG_COM, USART_IT_RXNE) != RESET)  {    Data = USART_ReceiveData(DEBUG_COM);    CLI_RcvDateFromISR(Data); //下面把这个函数分离出来了  }}
void CLI_RcvDateFromISR(uint8_t RcvData){  static portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
 if(xCLIRcvQueue != NULL)  {    xQueueSendFromISR(xCLIRcvQueue, &RcvData, &xHigherPriorityTaskWoken);  }}


中断来一字节数据,就通过消息队列发送一个字节数据,如果没有及时出来这个数据,也是存储在队列中。


通信协议解析

像上面第2种,简单通信协议,项目相对较小的情况下,可以直接在中断函数里面处理。


但是,如果项目相对较大、复杂一点,协议也先对复杂一点,上面第2种在函数内部出来方式就不可取。


1.裸机环境

裸机的情况下,建议用第一种:中断数组缓存数据(FIFO,应用解析通信协议。


2.RTOS环境

RTOS情况下,建议用第三种方式:消息队列、邮箱等方式接收数据,然后发送(通知)应用解析协议。


当然,以上说的都只是常见的方式,具体还需要结合你项目实际情况。


同时,其它类似I2C、CAN等通信,如有协议解析,也是类似。


比如之前给大家分享的MavLink,我就用CAN实现过:













void CAN_RX_IRQHandler(void){  static CanRxMsg RxMessage;  static MAVRCV_QUEUE_TypeDef MAVRcvQueue_Union;
 CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);                                                 //拷贝长度、 数据  MAVRcvQueue_Union.MAVRcvStruct.MAVLink_Len = RxMessage.DLC;  memcpy(&MAVRcvQueue_Union.MAVRcvStruct.MAVLink_Buf[0], &RxMessage.Data[0], RxMessage.DLC);
 MAVLink_RcvDateFromISR(&MAVRcvQueue_Union.MAVLinkRcv_Queue[0]);}


最后,以上内容,仅提供思路,代码不一定适合项目。

—— The End ——
来源:8号线攻城狮
电路UG通信AVL控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-17
最近编辑:1年前
8号线攻城狮
本科 干一行,爱一行
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