文章目录
- 前言
- 一、介绍部分
- 数据包两种包装方式（分割数据）
- HEX数据包
- 文本数据包
- 数据包的收发流程
- 数据包的发送
- 数据包的接收
- 固定包长的hex数据包接收
- 可变包长的文本数据包接收
- 二、实例部分
- 固定包长的hex数据包接收
- 连接线路
- 代码实现
- 可变包长的文本数据包接收
- 连接线路
- 代码实现
- 补充
前言
当串口需要发送多个字节的数据时，使用数据包的形式来发送和接收是更加方便的，还可以更好的区分各个字节数据所对应的内容。例如需要发送X,Y,Z来控制陀螺仪传感器的X,Y,Z，就可以使用数据包的格式。
一、介绍部分
数据包两种包装方式（分割数据）
发送一连串数据时，无法精准的确定此数据对应哪一位，所以需要分割数据来使其位置一一对应。或者限制数据的大小来避免数据与包头包尾重复。
1. 使用包头加包尾把数据给包裹起来
在数据与包头包尾有重复时，尽量使用固定包长的方法，以免错误的识别到包头或包尾导致数据错误。
2. 使用一位标志位来确定数据开始
HEX数据包
文本数据包
数据包的收发流程
数据包的发送
和普通的数据发送一致，使用一个数组来接收这个数据包，然后使用相关的发送函数即可。
数据包的接收
每接收一个字节的数据，程序就会进入一次中断然后退出中断，所以每个数据的接收是独立的，所以要针对不同的状态进行对应的判断和进行相关的偏移，使这些数据关联起来，也就是状态机思路。
固定包长的hex数据包接收
如图，判断包头为状态s=1，判断成功使状态s=2，则接收数据状态，接收满4个数据后，使状态s=3，判断包尾，判断成功后进入下一轮。
可变包长的文本数据包接收
二、实例部分
固定包长的hex数据包接收
使按下按键可以发送递增数据包，将接收的数据包与发送的数据包都显示到OLED上
连接线路
代码实现
串口配置Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
uint8_t TxData[4]; // 发送数据包
uint8_t RxData[4]; // 接收数据包
uint8_t RxFlag;
void Serial_Init(void){
// 开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
// 初始化引脚
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // A9 发送数据
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // A10 接收数据
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 初始化串口配置
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; // 串口波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 不使用流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; // 串口模式，发送+接收
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 选择一位停止位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 不需要校验位,八位字长
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
// 开启中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
//初始化NVIC
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 分组
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
// 中断通道使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
// 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// USART1使能
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
// 发送函数
void USART_SendByte(uint8_t Byte){
USART_SendData(USART1,Byte);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
// 发送数组函数
void USART_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length){
uint8_t i = 0;
for(i=0;i<Length;i++){
USART_SendData(USART1,Array[i]);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
// 发送字符串函数
void USART_SendString(uint8_t *String){
uint8_t i = 0;
for(i=0;String[i]!='\0';i++){
USART_SendData(USART1,String[i]);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
// 返回X的Y次方
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y){
uint32_t Result = 1;
while(Y--){
Result *= X;
}
return Result;
}
// 发送数字函数
void USART_SendNum(uint32_t Num,uint16_t Length){
uint8_t i = 0;
for(i=0;i<Length;i++){
USART_SendByte(Num / Serial_Pow(10,Length-i-1) % 10 + 0x30);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
//重定向fputc函数，fputc是printf函数的底层，printf通过不停的调用fputc来达到输出的效果
//重定向到串口
int fputc(int ch,FILE *f){
USART_SendByte(ch);
return ch;
}
// 封装使用sprintf输出到串口
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg; // 可变参数列表
va_start(arg, format); // 从format开始接收可变参数
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
USART_SendString((uint8_t*)String);
}
// 获取RxFlag
uint8_t USART_GetRxFlag(void){
if(RxFlag == 1){
RxFlag = 0;
return 1;
}
return 0;
}
void USART_SendPacket(void){
USART_SendByte(0xff); // 发送包头
USART_SendArray(TxData,4); // 发送数据
USART_SendByte(0xfe); // 发送包尾
}
//中断函数
void USART1_IRQHandler(void){
static uint8_t RxStatus = 0; // 数据包状态
static uint8_t RxCount = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){
uint8_t RXDATA = USART_ReceiveData(USART1); // 获取接收到的数据
if(RxStatus == 0){
if(RXDATA == 0xff){
RxStatus = 1;
}
}else if(RxStatus == 1){
RxData[RxCount] = RXDATA;
RxCount++;
if(RxCount >= 4){
RxCount = 0;
RxStatus = 2;
}
}else if(RxStatus == 2){
if(RXDATA == 0xfe){
RxStatus = 0;
RxFlag = 1;
}
}
}
}
按键button.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
/**
* @brief 初始化Button相关端口
* @param 无
* @retval 无
*/
void Button_Init(void){
// 初始化时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输出,按下为0
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 使这两个端口默认高电平，不然初始化后默认是低电平
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}
/**
* @brief 返回所按按键值
* @param 无
* @retval KeyNum 按键值
*/
uint8_t Key_Num(void){
uint8_t KeyNum = 0;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)==0){
Delay_ms(20);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)==0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 1;
}
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)==0){
Delay_ms(20);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)==0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 11;
}
return KeyNum;
}
主函数main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "button.h"
uint8_t KeyNum;
int main(void)
{
OLED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TxData:");
OLED_ShowString(3, 1, "RxData:");
Button_Init();
Serial_Init();
TxData[0] = 0x01;
TxData[1] = 0x02;
TxData[2] = 0x03;
TxData[3] = 0x04;
//USART_SendPacket();
while (1)
{
KeyNum = Key_Num();
if(KeyNum == 1){
TxData[0] ++;
TxData[1] ++;
TxData[2] ++;
TxData[3] ++;
USART_SendPacket();
OLED_ShowHexNum(2,1,TxData[0],2);
OLED_ShowHexNum(2,4,TxData[1],2);
OLED_ShowHexNum(2,7,TxData[2],2);
OLED_ShowHexNum(2,10,TxData[3],2);
}
if(USART_GetRxFlag() == 1){
OLED_ShowHexNum(4,1,RxData[0],2);
OLED_ShowHexNum(4,4,RxData[1],2);
OLED_ShowHexNum(4,7,RxData[2],2);
OLED_ShowHexNum(4,10,RxData[3],2);
}
}
}
可变包长的文本数据包接收
主要功能为接收字符串，通过特定的字符串来实现led的点亮和关闭，并把相关信息显示在OLED上
连接线路
代码实现
led配置led.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* @brief 初始化LED相关端口，让LED所在端口可以被直接赋值
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED_Init(void){
// 初始化时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置LED所在端口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 通用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 使这两个端口默认高电平，不然初始化后默认是低电平
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
/**
* @brief LED1亮
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED1_On(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
/**
* @brief LED1关
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED1_Off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
/**
* @brief LED2亮
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED2_On(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
/**
* @brief LED2关
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED2_Off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
/**
* @brief LED1取反
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED1_Reverse(void){
// 读取端口状态，根据状态取反
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1) == 0)
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
else
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
/**
* @brief LED2取反
* @param 无
* @retval 无
*/
void LED2_Reverse(void){
// 读取端口状态，根据状态取反
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2) == 0)
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
else
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
串口配置serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
char RxData[100]; // 接收数据包
uint8_t RxFlag;
void Serial_Init(void){
// 开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
// 初始化引脚
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // A9 发送数据
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // A10 接收数据
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50Hz翻转速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 初始化串口配置
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; // 串口波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 不使用流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; // 串口模式，发送+接收
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 选择一位停止位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 不需要校验位,八位字长
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
// 开启中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
//初始化NVIC
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 分组
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
// 中断通道使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
// 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// USART1使能
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
// 发送函数
void USART_SendByte(uint8_t Byte){
USART_SendData(USART1,Byte);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
// 发送数组函数
void USART_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length){
uint8_t i = 0;
for(i=0;i<Length;i++){
USART_SendData(USART1,Array[i]);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
// 发送字符串函数
void USART_SendString(uint8_t *String){
uint8_t i = 0;
for(i=0;String[i]!='\0';i++){
USART_SendData(USART1,String[i]);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
// 返回X的Y次方
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y){
uint32_t Result = 1;
while(Y--){
Result *= X;
}
return Result;
}
// 发送数字函数
void USART_SendNum(uint32_t Num,uint16_t Length){
uint8_t i = 0;
for(i=0;i<Length;i++){
USART_SendByte(Num / Serial_Pow(10,Length-i-1) % 10 + 0x30);
// 等待写入完成，写入完成之后会将标志位自动清0
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
}
//重定向fputc函数，fputc是printf函数的底层，printf通过不停的调用fputc来达到输出的效果
//重定向到串口
int fputc(int ch,FILE *f){
USART_SendByte(ch);
return ch;
}
// 封装使用sprintf输出到串口
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg; // 可变参数列表
va_start(arg, format); // 从format开始接收可变参数
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
USART_SendString((uint8_t*)String);
}
//中断函数
void USART1_IRQHandler(void){
static uint8_t RxStatus = 0; // 数据包状态
static uint8_t RxCount = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){
uint8_t RXDATA = USART_ReceiveData(USART1); // 获取接收到的数据
if(RxStatus == 0){
if(RXDATA == '@' && RxFlag == 0){
RxStatus = 1;
RxCount = 0; // 初始化之前的数据长度
}
}else if(RxStatus == 1){
if(RXDATA == '\r')
RxStatus = 2;
else{
RxData[RxCount] = RXDATA;
RxCount++;
}
}else if(RxStatus == 2){
if(RXDATA == '\n'){
RxStatus = 0;
RxFlag = 1;
RxData[RxCount] = '\0'; // 加入字符串结束标志位
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); // 清除标志位
}
}
主函数mian.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "LED.h"
#include <string.h>
int main(void)
{
OLED_Init();
Serial_Init();
LED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TxData:");
OLED_ShowString(3, 1, "RxData:");
while (1)
{
if(RxFlag == 1){
OLED_ShowString(4,1," "); // 显示前擦除这行
OLED_ShowString(4,1,RxData);
if(strcmp(RxData,"LED_ON")==0){
LED1_On();
USART_SendString((uint8_t*)"LED_ON_OK\r\n");
OLED_ShowString(2,1," ");
OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OK");
}
else if(strcmp(RxData,"LED_OFF")==0){
LED1_Off();
USART_SendString((uint8_t*)"LED_OFF_OK\r\n");
OLED_ShowString(2,1," ");
OLED_ShowString(2,1,"LED_OFF_OK");
}
else{
USART_SendString((uint8_t*)"ERR_CMD\r\n");
OLED_ShowString(2,1," ");
OLED_ShowString(2,1,"ERR_CMD");
}
RxFlag = 0;
}
}
}
补充
这里没有使用函数封装标志位自动清除，在许多读写操作进行时可能因为读取速度太慢导致数据接收错位，所以在主函数中手动把标志位清0，保证把每个数据包接收完毕后才可以开始下一次接收，同时把serial.c的包头判断时加入标志位判断即if(RXDATA == ‘@’ && RxFlag == 0)。
