嵌入式環(huán)境下串行幀通信的設(shè)計與實現(xiàn)
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3．3 幀發(fā)送與接收
鏈路層以幀為單位進行數(shù)據(jù)收發(fā)，一種普遍的界定幀起始與結(jié)束的方法是：在待發(fā)送數(shù)據(jù)的頭部和尾部加入特殊的起始碼和結(jié)束碼，如果在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了這個碼型，就必須在數(shù)據(jù)發(fā)送前進行轉(zhuǎn)義處理，把它轉(zhuǎn)換成其他碼型，否則將導致幀定位錯誤，數(shù)據(jù)通信失敗。很多協(xié)議實現(xiàn)者為求實現(xiàn)簡單沒有進行這種轉(zhuǎn)義，存在通信失敗的風險，其實在點對點協(xié)議(PPP協(xié)議)中的描述了一種轉(zhuǎn)義處理方法，經(jīng)簡化后，實現(xiàn)起來也并不復雜，描述如下：
數(shù)據(jù)發(fā)送方在幀首處發(fā)送0x7E作為起始碼，逐字節(jié)發(fā)送封裝后的數(shù)據(jù)，遇到0x7E時，發(fā)送0x7D，0x5E字節(jié)序列，遇到0x7D時，發(fā)送0x7 D，0x5D字節(jié)序列，最后在幀尾處發(fā)送0x7E作為結(jié)束碼；
數(shù)據(jù)接收方在串口數(shù)據(jù)流中搜索第一個0x7E作為幀起始(連續(xù)的0x7E則以最后一個為幀起始)，逐字節(jié)接收數(shù)據(jù)，遇到0x7D時，跳過不處理，而把該字節(jié)的后一個字節(jié)加上0x20，直到遇到0x7E認為幀結(jié)束。
在鏈路幀發(fā)送前，應(yīng)使用CRC16算法對封裝數(shù)據(jù)進行校驗，校驗多項式為，校驗值寫入校驗字段中；在鏈路幀接收后，先對其進行校驗，如果檢驗成功再進行數(shù)據(jù)解封裝處理，如果校驗失敗則按照下述重發(fā)機制進行重發(fā)。
3．4 錯誤檢測與重發(fā)機制
綜合考慮協(xié)議實現(xiàn)的簡單性和數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性，決定采用停等協(xié)議進行數(shù)據(jù)收發(fā)，過程如下：
發(fā)送方發(fā)送一幀數(shù)據(jù)幀后，設(shè)置一個最長等待時間，等待接收對方的確認幀或拒絕幀，若收到確認幀則發(fā)送下一幀；若收到拒絕幀或者在超時時間內(nèi)未收到確認幀或拒絕幀，則重發(fā)當前幀，因等待超時而重發(fā)的幀要設(shè)置超時指示位。當連續(xù)收到拒絕幀三次或連續(xù)超時重發(fā)三次，則認為對端不可達，取消當前幀的發(fā)送，上報錯誤給應(yīng)用層。
接收方收到數(shù)據(jù)幀后，當超時指示位為0時，如果校驗正確，則發(fā)送確認幀，并處理此幀，如果校驗錯誤，則發(fā)送拒絕幀，不處理該幀；當超時指示位為1時，說明對方未正確收到確認幀或拒絕幀，如果上次非重發(fā)幀的校驗結(jié)果是正確的，則該幀實際上已經(jīng)處理過，直接發(fā)送確認幀即可；如果上次非重發(fā)幀的校驗結(jié)果是錯誤的，則根據(jù)校驗結(jié)果正常處理該幀。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151026.htm
4 鏈路層實現(xiàn)
鏈路層采用C++語言實現(xiàn)，以便于代碼在各模塊程序中復用。應(yīng)用層數(shù)據(jù)發(fā)送和接收流程如圖2，圖3所示。
5 結(jié)語
鏈路層的作用是可靠地把應(yīng)用層數(shù)據(jù)發(fā)送到對端設(shè)備，但如果僅僅是這樣，應(yīng)用程序使用起來并不是很方便，如果使用面向?qū)ο缶幊痰姆椒?，把鏈路層代碼封裝在一個類中，向應(yīng)用程序提供一些較為簡單的功能接口，如發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)，檢測對端是否可達等，就可以很好地解決易用性問題。另外當數(shù)據(jù)發(fā)送失敗時，應(yīng)當以返回值或事件方式通知應(yīng)用程序，當有應(yīng)用層數(shù)據(jù)需要處理時，最好以回調(diào)函數(shù)或事件方式激活應(yīng)用層處理程序，以避免應(yīng)用程序低效的循環(huán)檢測。通過在協(xié)議設(shè)計和協(xié)議實現(xiàn)兩個方面同時進行優(yōu)化，該協(xié)議在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出極好的可靠性和一定的通用性，可供參考借鑒。
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