【轉載】串口中怎樣接收一個完整數據包的解析

這裏以串口做爲傳輸媒介，介紹下怎樣來發送接收一個完整的數據包。過程涉及到封包與解包。設計一個良好的包傳輸機制頗有利於數據傳輸的穩定性以及正確性。串口只是一種傳輸媒介，這種包機制同時也能夠用於SPI,I2C的總線下的數據傳輸。在單片機通訊系統（多機通訊以及PC與單片機通訊）中，是很常見的問題。

1、根據幀頭幀尾或者幀長檢測一個數據幀

一、幀頭+數據+校驗+幀尾

這是一個典型的方案，可是對幀頭與幀尾在設計的時候都要注意，也就是說幀頭、幀尾不能在所傳輸的數據域中出現，一旦出現可能就被誤判。若是用中斷來接收的話，程序基本能夠這麼實現：

unsigned char recstatu;//表示是否處於一個正在接收數據包的狀態

unsigned char ccnt;      //計數

unsigned char packerflag;//是否接收到一個完整的數據包標誌

unsigned char rxbuf[100];//接收數據的緩衝區

void UartHandler()

{

       unsigned char tmpch;

       tmpch = UARTRBR;

       if(tmpch 是包頭)                          //檢測是不是包頭

       {  

            recstatu = 1;

            ccnt   = 0 ;

            packerflag = 0;

            return ;

       }

       if(tmpch是包尾)                          //檢測是不是包尾

       {

            recstatu = 0;

            packerflag = 1;                      //用於告知系統已經接收到一個完整的數據包

            return ;

       }

      if(recstatu ==1)                           //是否處於接收數據包狀態

      {

            rxbuf[ccnt++] = tmpch; 

      }

}

上面也就是接收一個數據包，可是再次提醒，包頭和包尾不能在數據域中出現，一旦出現將會出現誤判。另一個。數據的校驗算法是很必要的，在數據傳輸中，因爲受到干擾，很不免有時出現數據錯誤，加上校驗碼可在發現數據傳輸錯誤時，能夠要求數據的另外一方從新發送，或是進行簡單的丟棄處理。校驗算法不必定要很複雜，普通的加和，異或，以及循環冗餘都是能夠的。我上面的接收程序在接收數據時，已經將包頭和包尾去掉，這些能夠根據本身的需求加上，關鍵是要理解原理。

上述包協議出現瞭如下的幾種變種：

1.1 幀頭+數據長度+數據+校驗值

1.2包長+校驗值

上面兩種其實都是知道了數據包的長度，而後根據接收字節的長度來判斷一個完整的數據包。例如，定義一個數據包的長度爲256字節，那咱們就能夠一直接收，直到接收到256個字節，就認爲是一個數據包。可是，會不會存在問題呢？好比說從機向主機發送數據，發送了一半，掉電，重啓，開機後繼續發送，這很明顯接收到的數據就不對了，因此此時頗有必要定義一個超限時間，好比咱們能夠維護下面這樣的一個結構體。

struct  uartrd{

char  rd[ 256];

unsigned int timeout;

}

成員變量rd用來存放接收到的數據字節；成員變量timeout用來維護超時值，這裏主要討論這個。這個數值怎麼維護呢，能夠用一個定時器來維護，也能夠放在普通的滴答中斷裏面來維護，也能夠根據系統運行一條指令的週期，在本身的循環中來維護，給其設置個初值，好比說100，當有第一個數據到來之後，timeout在指定的時間就會減小1，減小到0時，就認爲超時，不管是否接收到足夠的數據，都應該拋棄。

2、根據接收超時來判斷一個數據包

2.1  數據+校驗

核心思想是若是在達到必定的時間沒有接受到數據，就認爲數據包接收完成。modbus協議裏就有經過時間間隔來判斷幀結束的。具體實現是要使用一個定時器，在接收到第一個數據時候，開啓定時器，在接收到一個數據時候，就將定時器清零，讓定時器從新開始計時，若是設定的超時時間到（超時時間長度能夠設置爲5個正常接收的週期），則認爲在這一段時間內沒有接受到新的數據，就認爲接收到一個完整的數據包了。流程大致以下圖所示：

進行一個簡單的小的總結，上述幾種方法都仍是較爲經常使用的，在具體的實現上，能夠根據具體的實際狀況，設計出具體的通信協議。數據校驗位，有時候感受不出來其重要性，可是必定要加上，對數據進行一個相關的驗證仍是必要的。如今不少MCU都帶有FIFO，DMA等功能，因此有時候利用上這些特性，能夠設計出更好的通信方式。有的人問在接受串口數據時候是應該中斷一次接收一個，仍是進入中斷後接收一段數據呢，我認爲應該中斷接收一個，由於CPU是很快的，至少對於串口是這樣，在接受每一個數據的間隔期間，處理器仍是能夠作些其餘工做的。這是在裸機下的模型。在多線程中，那就能夠直接創建一個數據接收線程。