搞定單片機(jī)多字節(jié)串口接收

串口接收程序是基于串口中斷的，單片機(jī)的串口每次接收到一字節(jié)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一次中斷，然后再讀取某個(gè)寄存器就可以得到串口接收的數(shù)據(jù)了。然而在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，基本上不會(huì)有單字節(jié)接收的情況。一般都是基于一定串口通信協(xié)議的多字節(jié)通信。在422或者485通信中，還可能是一個(gè)主機(jī)（一般是計(jì)算機(jī)）帶多個(gè)從機(jī)（相應(yīng)的有單片機(jī)的板卡）。這就要求我們的單片機(jī)能夠在連續(xù)接收到的串口數(shù)據(jù)序列中識(shí)別出符合自己板卡對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議，來進(jìn)行控制操作，不符合則不進(jìn)行任何操作。簡(jiǎn)而言之就是，單片機(jī)要在一串?dāng)?shù)據(jù)中找到符合一定規(guī)律的幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

先來說下怎樣定串口協(xié)議吧。這個(gè)協(xié)議指的不是串口底層的協(xié)議，而是前面提到的數(shù)據(jù)幀協(xié)議。一般都是有幀頭（2~3個(gè)字節(jié)吧），數(shù)據(jù)（長(zhǎng)度根據(jù)需要），結(jié)束位（1位，有時(shí)候設(shè)計(jì)成校驗(yàn)字節(jié)，最簡(jiǎn)單的校驗(yàn)也就是前面所有數(shù)據(jù)求和）。

比如0xaa 0x55 +（數(shù)據(jù)部分省略）+校驗(yàn)和（除了aa 55 之外數(shù)據(jù)的和），如果要是多板卡的話有時(shí)候還要在幀頭后面加一個(gè)板選字節(jié)（相當(dāng)于3字節(jié)幀頭了）。

第一次寫串口接收程序的時(shí)候，我首先想到的就是定義一個(gè)全局變量（實(shí)際上最好是定義局部靜態(tài)變量），初始值設(shè)置為0，然后每進(jìn)一次中斷+1，然后加到串口通信協(xié)議的長(zhǎng)度的時(shí)候再清零。然后判斷幀頭、校驗(yàn)。寫完了之后我自己都覺得不對(duì)，一旦數(shù)據(jù)錯(cuò)開了一位，后面就永遠(yuǎn)都接收不到數(shù)了。無奈看了一下前輩們的代碼，跟我的思路差不多，只不過那個(gè)計(jì)數(shù)值跟接收到的數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)判斷的，而且每次中斷都要判斷，一旦不對(duì)計(jì)數(shù)的那個(gè)變量就清零。

廢話少說，直接上一段代碼讓大家看看就明白了。（通信協(xié)議姑且按照簡(jiǎn)單的aa 55 一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 一個(gè)字節(jié)校驗(yàn)，代碼是基于51單片機(jī)的）。接收成功則在中斷程序中把串口接收成功標(biāo)志位置1。

下面是全局變量定義

1 unsigned char receive[4]={0,0,0,0};//接收緩存2 3 bit uart_flag;//串口接收成功標(biāo)志

然后串口中斷部分

void ser()interrupt 4{　　static unsigned char count;//串口接收計(jì)數(shù)的變量RI=0;//手動(dòng)清某個(gè)寄存器，大家都懂的receive[count]=SBUF;if(count==0&&receive[count]==0xaa)//同時(shí)判斷count跟收到的數(shù)據(jù){count=1;}else if(count==1&&receive[count]==0x55){count=2;}else if(count==2){count++;}else if(count==3&&receive[count]== receive [2])//判斷校驗(yàn)和，數(shù)據(jù)多的話是求//和，或者其他的校驗(yàn)方法，也可能是固定的幀尾{count=0;uart_flag =1;//串口接收成功標(biāo)志，為1時(shí)在主程序中，然后清零ES=0;      //關(guān)中斷，完了再ES=1;}else{count=0;//判斷不滿足條件就將計(jì)數(shù)值清零}}

第一次做的串口大概就按照這個(gè)方法寫完了（我后來看過其他的代碼，有人用switch語句寫的，邏輯跟這個(gè)也差不多，不過我還是感覺用if else來寫清晰一些），

不過在測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了bug，如果數(shù)據(jù)幀發(fā)送一半，然后突然停止，再來重新發(fā)，就會(huì)丟失一幀的數(shù)據(jù)。比如先接受到aa 55，然后斷了，再進(jìn)來aa 55 01 01，就不受控制了。后來我也想到一個(gè)bug，如果在多設(shè)備通信中，屬于其他設(shè)備的的幀數(shù)據(jù)最后一位是aa（或者最后兩位為aa 55 ，或者最后3位為aa 55 板選），下一次通信的數(shù)據(jù)就接收不到了。

當(dāng)時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)突然中斷的bug，沒有想到很好的解決辦法，不過這種情況幾率極小，所以一直用這個(gè)方法寫也沒有問題。多設(shè)備通信最后一位恰好是aa的幾率也很小，出問題的可能也很小。當(dāng)時(shí)項(xiàng)目里面的控制數(shù)據(jù)跟校驗(yàn)恰好不可能出現(xiàn)aa，于是我把if(count==0&&receive[count]==0xaa)改成了if(receive[count]==0xaa)其他都沒變，解決了，沒有bug了。

后來我又寫了幾次單片機(jī)程序，才想到了一些解決問題的方法——不過改天再接著寫吧，太累了，明天還要上班呢。

在后來的項(xiàng)目中，真的遇到了數(shù)據(jù)位跟校驗(yàn)位都可能出現(xiàn)aa的情況。我考慮到每次數(shù)據(jù)都是連續(xù)發(fā)送的（至少我們用labwindows做的上位機(jī)程序是這樣的），成功接收到了一幀數(shù)據(jù)是要有一定時(shí)間的，也就是說如果接收到一半，但是很長(zhǎng)時(shí)間沒接收到數(shù)據(jù)，把計(jì)數(shù)值count清零就ok啦。涉及時(shí)間的問題自然要用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)啦。

這次的通信協(xié)議如下，串口波特率19200,2個(gè)幀頭aa 55 ，一個(gè)板選，6字節(jié)數(shù)據(jù)，一個(gè)校驗(yàn)字節(jié)（除幀頭外其他數(shù)據(jù)的和）。

全局變量定義

unsigned char boardAddr;//板選地址，通過檢測(cè)幾個(gè)io引腳，具體怎么得到的就不寫了，很簡(jiǎn)單的unsigned char g_DatRev [10]={0};//接收緩存bit retFlag=0；//為1代表串口接收到了一幀數(shù)據(jù)

串口初始化函數(shù)，晶振22.1184

void init_uart(){SCON = 0x50;                 //串口方式1允許接收TMOD = 0x21;                //定時(shí)器1，方式2，8位自動(dòng)重載，同時(shí)配置定時(shí)器0，工作方式1PCON = 0x80;                // 波特率加倍TH1 = 0xfa;TL1 = 0xfa;               //寫入串口定時(shí)器初值TH0=(65536-2)/256;    //寫入定時(shí)器0初值，串口傳輸一個(gè)字節(jié)時(shí)間為（1/19200）*10，計(jì)算得0.52msTL0=(65536-2)%256;   //定時(shí)器0定時(shí)大約1ms多EA=1;ET0=1;                  //波特率：19200    22.1184M  初值：250(0xfa)IE = 0x90;           TR1 = 1;                   }

串口中斷函數(shù)

void UART_INT(void) interrupt 4{ static unsigned char count;//串口接收計(jì)數(shù)的變量RI = 0;g_DatRev[count] = SBUF;if(g_DatRev[count]==0xaa&&count==0)             //幀頭{count=1;                                                 }else if(count==1&&g_DatRev[count]==0x55) {  count=2;          }else if (count==2&&g_DatRev[2] == boardAddr){ CK = g_DatRev[count];count=3;        }else if(count>=3&&count<9){                   CK += g_DatRev[count];count ++;}else if(count == 9&&CK==g_DatRev[9]){     ES = 0; retFlag = 1;count=0;            }            else{count=0;} resettimer();}

//判斷count不為0的話就啟動(dòng)定時(shí)器void resettimer(){TR0=0;TH0=(65536-2)/256;TL0=(65536-2)%256;if(count!=0){TR0=1;}}定時(shí)器中斷函數(shù)void T0_time()interrupt 1{     TR0=0;TH0=(65536-2)/256;TL0=(65536-2)%256;count=0;}

這種方法的確是本人自己想出來的，別人可能也這樣做過，但我這個(gè)絕對(duì)不是抄襲或者模仿來的。這樣寫的確可以避免前面提到過的bug，不過代價(jià)是多用了一個(gè)定時(shí)器的資源，而且中斷函數(shù)里的內(nèi)容更多了，占用了更多的時(shí)間。

要是能把第一種方法改進(jìn)一下就好了，主要是那個(gè)校驗(yàn)不能為aa的那個(gè)bug，因?yàn)楫吘箓鬏數(shù)揭话胪蝗粩嗔说目赡苄允欠浅Ｐ〉?。后來我想第一個(gè)判斷if(count==0&&receive[count]==0xaa)好像有點(diǎn)太嚴(yán)格了，考慮到第二字節(jié)的幀頭，跟板選地址不可能為aa，于是把這個(gè)改寫為if(count>=0&&count<=2&& receive[count]==0xaa),這樣就把bug出現(xiàn)的幾率降到了非常小，也只是在前一幀結(jié)尾數(shù)據(jù)恰好為 aa 55 板選 的時(shí)候才出現(xiàn)，幾率是多少大家自己算一下吧，。這樣我自己覺得，昨天寫的那種方法改進(jìn)到這個(gè)程度，應(yīng)該算可以啦，反正我是很滿意了。

實(shí)際上我還想過其他的方法，比如緩存的數(shù)組采用移位寄存的方式。拿前面的4個(gè)字節(jié)的協(xié)議為例。

void ser()interrupt 4

{

unsigned char i;

RI=0;

for(i=0;i<3;i++)

{

receive[i]=receive[i+1];

}

receive[3]=SBUF;

if(reveive[0]==0xaa&&receive[1]==0x55&&receive[2]==receive[3])

{

ret_flag=1;

ES = 0;

}

}

這段代碼看上去可是簡(jiǎn)單明了，這樣判斷可是不錯(cuò)啊，同時(shí)判斷幀頭跟校驗(yàn)不會(huì)產(chǎn)生前面提到的bug。說實(shí)話當(dāng)時(shí)我剛想出這種方法并寫出來的時(shí)候，馬上就被我給否了。那個(gè)for循環(huán)可真是很占時(shí)間的啊，延時(shí)函數(shù)都是這樣寫的。每次都循環(huán)一下，這延時(shí)太長(zhǎng)，通信速度太快的話就不能接收到下一字節(jié)數(shù)據(jù)了。最要命的是這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)度是隨著通信協(xié)議幀的字節(jié)數(shù)增加而增加的，如果一次要接收幾十個(gè)字節(jié)，肯定就玩完了。這種方法我一次都沒用過。

不過我居然又想出來了這種方法的改良措施，是前兩天剛想出來的，，還沒有實(shí)踐過呢。

下面代碼的協(xié)議就按第二段程序（定時(shí)器清零的那個(gè)協(xié)議，一共10字節(jié)）

全局變量

bit ret_flag;

unsigned char receive[256]={0};

unsigned char boardaddress;

中斷函數(shù)

void ser()interrupt 4

{

static unsigned char i=0;

static unsigned char total=0;

RI=0;

receive[i]=SBUF;

total=total-receive[i-7]+receive[i-1];

if(receive[i-9]==0xaa&&receive[i-8]==0x55&& receive[i-7]==boardaddress&&receive[i]==total)

{

ret_flag=1;

ES = 0;

}

i++;

}

之所以要定義256個(gè)長(zhǎng)度的數(shù)組，就是為了能夠讓數(shù)組“首尾相接”。因?yàn)? -1 = 255 ， 255+1 = 0。而且我在計(jì)算校驗(yàn)的時(shí)候也改進(jìn)了算法，不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加而增加計(jì)算校驗(yàn)值的時(shí)間。這種方法也是我不久前才想出來的，所以還沒有經(jīng)過實(shí)際的驗(yàn)證。上面的代碼可能會(huì)有邏輯上的錯(cuò)誤，如果真有錯(cuò)誤，有網(wǎng)友看出來的話，請(qǐng)?jiān)谙旅媪粞愿嬖V我。這個(gè)方法也是我原創(chuàng)的哦，別人也肯能會(huì)想到，不過我這個(gè)絕對(duì)不是抄襲別人的。

上面的代碼最大的缺點(diǎn)就是變量定義的太多了，太占ram資源了，編譯的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，畢竟51單片機(jī)才128字節(jié)的ram（有的資源也很豐富的，比如c8051系列的），這一下子就是256字節(jié)的變量。不過對(duì)于資源多一些的單片機(jī)，這樣寫還是可以的。要是能有4bit在一起的數(shù)據(jù)類型就好了，，verilog代碼里面是可以的,C語言里貌似不行啊。

要想能在例如51單片機(jī)上運(yùn)行，只能按照下面的折中方式了，也就是把i相關(guān)的量都與一個(gè)0x0f

全局變量

bit ret_flag;

unsigned char receive[16]={0};// 可以考慮在定義時(shí)加上idata,畢竟還可能是32

//或者64長(zhǎng)度的數(shù)組呢unsigned char idata receive[16]={0};

unsigned char boardaddress;

中斷函數(shù)

void ser()interrupt 4

{

static unsigned char i=0;

static unsigned char total=0;

RI=0;

receive[i&0x0f]=SBUF;

total=total-receive[(i-7)&0x0f]+receive[(i-1)&0x0f];

if(receive[(i-9)&0x0f]==0xaa&&receive[(i-8)&0x0f]==0x55

&&receive[(i-7)&0x0f]==boardaddress&&receive[i&0x0f]==total

)

{

ret_flag=1;

ES = 0;

}

i++;

}

這樣就可以了。等我有機(jī)會(huì)試一下吧，。我寫了這么多，想必大家都能搞定串口接收了吧。