如何去解析单片机的字符串命令呢？

　　通常情况下串口通信用的大多数都是用十六进制数据来传输指令，比如最常见的modbus的通信，如读保持寄存器指令：01 03 00 00 00 01 84 0A，这种十六进制的指令在这里就不讨论了。
　　有时候串口也需要通过字符串命令来实现某些功能， 如果使用AT指令的话，通信就是以字符串格式进行。
　　有时候自己做产品的时候，需要通过指令来控制设备，使用字符串的话更方便。比如发送一条开LED灯的指令“led on”，关灯指令“led off”。这样通过字符串命令来控制设备，比直接通过16进制数字控制设备看起来更方便直观。比如今天要实现的功能。
　　那么如何解析字符串命令呢？通常第一个想法就是，将读取到的字符串和程序中存储的字符串进行比较，如果字符串相等的话，就调用某个函数去执行相应的功能。这种办法是最简单也就是最容易实现的。通常用一个switch语句就可以搞定，switch的每个分支代表一个指令，然后去调用相关的函数执行。相关代码可以参考 C语言中字符串比较 这篇文章。
　　还有没有其他方法呢？如何了解数据结构的话就可以想到哈希表。可以使用类似于哈希表的原理来实现。在一个表中每一个键就对应一个值。通过键就可以找到值。就好像学生的学号和姓名一样，将学号和姓名连接起来，放在一起，通过学号就可以找到姓名。将字符串和要执行的函数对应起来，放在哈希表中。在表中找到字符串后，就可以直接找到对应执行的函数。增加或者删除串口命令时，只需要操作这张表就行了。就不用每次指令或者函数名发生变化时，都要去switch语句中修改。
　　在单片机中没有类似哈希表的这种数据结构，那要怎么实现呢？于是想到了用结构体去实现，在一个结构体里面有两个元素，一个是字符串，一个是需要执行的函数。这样字符串和函数就被绑定在了一起。在初始化命令的时候，将字符串和对应的函数，都写在一个结构体中。那么只有找到了这个字符串，就自然会找到对应的执行函数。这样就实现了类似哈希表的功能。
　　首先定义一个结构体，用来存储字符串命令和对应功能的函数
　　typedef void （ *functions ）（ void ）; // 函数指针类型 //命令结构体 typedef struct { char cmd_name［MAX_CMD_LENGTH + 1］; //字符数组存储字符串命令 functions cmd_functions; //通过指针传递函数名 }CMD_Name_Func; 在结构体里面有两个元素，一个字符数组用来存储字符串命令。一个指针用来存储函数的入口地址，该函数没有返回值，没有参数。
　　如果每个命令都对应一个这样的结构体，命令比较多的时候，如何能方便快速去找到这些结构体呢？最简单的就是将这些结构体存储在数组中，这样数组的每一个元素就是一个结构体，通过数组的下标就能很方便的访问到每一个结构体。
　　// 命令列表结构体类型 typedef struct { CMD_Name_Func cmdNames［MAX_CMDS_COUNT］; //结构体数组字符串命令 和对应函数 int num; //统计结构体个数 }CMD_LIST; 在另一个结构体中用一个数组来存储命令结构体，每个结构体的数组元素都代表一个字符串命令和对应的函数，同时用一个计数器来统计，共存储了多少条命令。当串口接收到一个字符串后，就遍历一次结构体数组，对比里面是否有相同的字符串，如果有，就执行该字符串对应的函数。通过这种方式来处理字符串和命令的话，只需要在初始化的时候将字符串命令添加到这个列表中就可以了，而程序的其他地方就不需要修改了。
　　要实现上面所说的功能，还需要再实现两个函数，一个函数实现将命令添加到结构体，一个函数实现遍历结构体数组，寻找匹配的字符串并执行相应的函数。
　　static CMD_LIST command_list = {NULL， 0}; // 全局命令列表，保存已注册命令集合 //注册命令 void register_cmds（ CMD_Name_Func reg_cmds［］， int length ） { int i; if （ length 》 MAX_CMDS_COUNT ） { return; } for （ i = 0; i 《 length; i++ ） { if （ command_list.num 《 MAX_CMDS_COUNT ） // 命令列表未满 { strcpy（ command_list.cmdNames［command_list.num］.cmd_name， reg_cmds.cmd_name ）; //将字符串命令拷贝到列表中 command_list.cmdNames［command_list.num］.cmd_functions = reg_cmds.cmd_functions; //将命令对应的函数存储在列表中 command_list.num++; // 数量值默认为0，每添加一个命令，数量加1. } } } 这个命令注册函数实现将命令结构体添加到命令列表中。用户新增加一条指令，就调用一次注册函数，将字符串命令添加到命令列表字符串中，同时将字符串命令对应的函数也添加到列表函数中。如果有新增加的子模块，只需要在子模块中调用一次注册命令，就完成了字符串命令的增加。其他代码不需要修改。
　　比如现在led模块需要添加命令
　　//注册led命令 void led_register（ void ） { //初始化 字符串命令和对应函数 CMD_Name_Func led_cmds［］ = { {“led1 on”， led1_on}， // 添加字符串命令 和 对应的函数 {“led1 off”， led1_off}， {“led2 on”， led2_on}， {“led2 off”， led2_off}， {“led3 on”， led3_on}， {“led3 off”， led3_off} }; //将命令添加到列表中 register_cmds（ led_cmds， ARRAY_SIZE（ led_cmds ） ）; // ARRAY_SIZE 用来计算结构体数组中，数组的个数。个数=结构体总长度/单个数组长度 } 在led模块中创建命令结构体，并将创建的结构体添加到命令列表中。通过代码可以看到增加了6条关于led的字符串命令，每个字符串命令都对应一个需要执行的函数。
　　假如现在还需要添加一个蜂鸣器的子模块，那么就可以直接在蜂鸣器的子文件内直接注册命令。
　　//注册 beep命令 void beep_register（ void ） { //初始化 字符串命令和对应函数 CMD_Name_Func beep_cmds［］ = { {“beep on”， beep_on}， {“beep off”， beep_off} }; //将命令添加到列表中 register_cmds（ beep_cmds， ARRAY_SIZE（ beep_cmds ） ）; // ARRAY_SIZE 用来计算结构体数组中，数组的个数。个数=结构体总长度/单个数组长度 } 在蜂鸣器的模块中添加了两条命令，然后通过注册函数将蜂鸣器相关的命令就添加到了命令列表中。
　　通过一个注册命令就实现了命令的添加，而不需要修改其他的代码，实现了代码的“高内聚，低耦合”。
　　上面实现了命令的注册，还需要实现一个命令的解析。
　　void match_cmd（ char *cmdStr ） { int i; if （ strlen（ cmdStr ） 》 MAX_CMD_LENGTH ） { return; } for （ i = 0; i 《 command_list.num; i++ ） // 遍历命令列表 { if （ strcmp（ command_list.cmdNames.cmd_name， cmdStr ） == 0 ） //比较接收到的命令字符串 和 列表中存储的命令字符串是否相等，如果相等就调用命令字符串对应的函数。 { command_list.cmdNames.cmd_functions（）; } } } 每次注册命令的时候，会有个计数器统计注册命令的数量。在命令解析函数中就循环去判断接收到的命令是否在命令列表中，如果命令列表中存在相等的字符串，就去执行对应的函数。而命令解析函数是不关心接收到的具体字符串命令是什么，需要执行的相应函数是什么。所以每次命令添加或者删除的时候，对命令解析和函数没有任何的影响。
　　这个命令解析函数比较类似于设计模式中的“工厂模式”，所谓的工厂模式百度百科解释如下：
　　如果不了解面向对象编程的话，可能上面的这个解释看的不太明白。举个简单的例子就是，工厂生产东西的时候不关心具体生产的是什么东西，客户将需要生产东西的大小尺寸颜色特征告诉工厂，工厂就按照要求去执行。比如客户要求做一个直径5cm的玻璃透明圆柱体，圆柱体只需要底面，不需要顶面。工厂就按照客户的要求去生产这样一个东西，虽然这个东西按照一般经验来看就是一个透明的玻璃杯。但是工厂不用关心这个东西的名称和用途，只需要按照客户的要求去实现。
　　而上面的命令解析函数，实际上也就是一个工厂，客户将一个字符串和一个函数送来。工厂就按照指定的字符串去执行指定函数。而工厂本身不去关心这个字符串具体是什么？函数具体是什么？这样的话，只要客户在命令列表中注册了字符串命令和相应的执行动作。命令解析函数就可以实现想要的功能。
　　通过这种模式去解析字符串命令的话，就可以移植到到任何需要命令解析的单片机上，而不用去关心单片机的IO、中断、寄存器等等其他东西。
　　***出完整的代码
　　命令解析头文件 cmd.h ：
　　#ifndef __CMD_H_ #define __CMD_H_ #include “iostm8s103F3.h” #define ARRAY_SIZE（x） （sizeof（x） / （sizeof（（x）［0］））） //用来计算结构体数组中，数组的个数。个数=结构体总长度/单个数组长度 #define MAX_CMD_LENGTH 15 // 最大命令名长度 #define MAX_CMDS_COUNT 20 // 最大命令数 typedef void （ *functions ）（ void ）; // 命令操作函数指针类型 //命令结构体类型 用于存储字符串命令和对应函数 typedef struct { char cmd_name［MAX_CMD_LENGTH + 1］; // 命令名 字符串末尾系统会自动添加结束符‘/0’ sizeof（“name”）大小为 10 functions cmd_functions; // 命令操作函数 sizeof（func） 大小为 2 }CMD_Name_Func; // 命令列表结构体类型 用于存储字符串命令数组 typedef struct { CMD_Name_Func cmdNames［MAX_CMDS_COUNT］; // 存储字符串命令 和对应函数 int num; // 命令数组个数 }CMD_LIST; void register_cmds（ CMD_Name_Func reg_cmds［］， int num ）; void match_cmd（ char *str ）; #endif 命令解析代码cmd.c
　　#include 《string.h》 #include “cmd.h” #include “uart.h” static CMD_LIST command_list = {NULL， 0}; // 全局命令列表，保存已注册命令集合 /* * 函数介绍： 命令注册函数 每新添加一个命令，就添加到命令列表中 * 输入参数： reg_cmds 待注册命令结构体数组 * length 数组个数 * 输出参数： 无 * 返回值 ： 无 * 备 注： length 不得超过 MAX_CMDS_COUNT */ void register_cmds（ CMD_Name_Func reg_cmds［］， int length ） { int i; if （ length 》 MAX_CMDS_COUNT ） { return; } for （ i = 0; i 《 length; i++ ） { if （ command_list.num 《 MAX_CMDS_COUNT ） // 命令列表未满 { strcpy（ command_list.cmdNames［command_list.num］.cmd_name， reg_cmds.cmd_name ）; //将字符串命令拷贝到列表中 command_list.cmdNames［command_list.num］.cmd_functions = reg_cmds.cmd_functions; //将命令对应的函数存储在列表中 command_list.num++; // 数量值默认为0，每添加一个命令，数量加1. } } } /* * 函数介绍： 命令匹配执行函数 * 输入参数： cmdStr 待匹配命令字符串 * 输出参数： 无 * 返回值 ： 无 * 备 注： cmdStr 长度不得超过 MAX_CMD_NAME_LENGTH */ void match_cmd（ char *cmdStr ） { int i; if （ strlen（ cmdStr ） 》 MAX_CMD_LENGTH ） { return; } for （ i = 0; i 《 command_list.num; i++ ） // 遍历命令列表 { if （ strcmp（ command_list.cmdNames.cmd_name， cmdStr ） == 0 ） //比较接收到的命令字符串 和 列表中存储的命令字符串是否相等，如果相等就调用命令字符串对应的函数。 { command_list.cmdNames.cmd_functions（）; } } } led头文件led.h
　　#ifndef __LED_H #define __LED_H #include “iostm8s103F3.h” #define LED1 PD_ODR_ODR4 //蓝 #define LED2 PA_ODR_ODR1 //绿 #define LED3 PA_ODR_ODR2 //红 #define BLUE {LED1=1;LED2=0;LED3=0;} #define GREEN {LED1=0;LED2=1;LED3=0;} #define RED {LED1=0;LED2=0;LED3=1;} #define CYAN {LED1=1;LED2=1;LED3=0;} //青 #define PURPLE {LED1=1;LED2=0;LED3=1;} //紫 #define YELLOW {LED1=0;LED2=1;LED3=1;} //黄 #define ONALL {LED2=1;LED3=1;LED1=1;} #define OFFALL {LED1=0;LED2=0;LED3=0;} void LED_GPIO_Init（ void ）; void led1_on（void）; void led1_off（void）; void led2_on（void）; void led2_off（void）; void led3_on（void）; void led3_off（void）; void led_register（void）; #endif led.c
　　#include “led.h” #include “cmd.h” //3色LED void LED_GPIO_Init（ void ） { PD_DDR |= （ 1 《《 4 ）; //PD4 输出 led PD_CR1 |= （ 1 《《 4 ）; //PD4 推挽输出 PD_CR2 |= （ 1 《《 4 ）; PA_DDR |= （ 1 《《 1 ）; //PA1 输出 led PA_CR1 |= （ 1 《《 1 ）; //PA1 推挽输出 PA_CR2 |= （ 1 《《 1 ）; PA_DDR |= （ 1 《《 2 ）; //PA2 输出 led PA_CR1 |= （ 1 《《 2 ）; //PA2 推挽输出 PA_CR2 |= （ 1 《《 2 ）; } void led1_on（ void ） { LED1 = 1; } void led1_off（ void ） { LED1 = 0; } void led2_on（ void ） { LED2 = 1; } void led2_off（ void ） { LED2 = 0; } void led3_on（ void ） { LED3 = 1; } void led3_off（ void ） { LED3 = 0; } //注册led命令 void led_register（ void ） { //初始化 字符串命令和对应函数 CMD_Name_Func led_cmds［］ = { {“led1 on”， led1_on}， // 一个结构体变量大小为 12 （字符串大小10 + 函数名大小2） {“led1 off”， led1_off}， // 一个结构体变量大小为 12 {“led2 on”， led2_on}， {“led2 off”， led2_off}， {“led3 on”， led3_on}， {“led3 off”， led3_off} }; //将命令添加到列表中 register_cmds（ led_cmds， ARRAY_SIZE（ led_cmds ） ）; // ARRAY_SIZE 用来计算结构体数组中，数组的个数。个数=结构体总长度/单个数组长度 } beep.h
　　#ifndef __BEEP_H #define __BEEP_H #include “iostm8s103F3.h” #define BEEP PB_ODR_ODR4 void BEEP_GPIO_Init（ void ）; void beep_register（ void ）; #endif beep.c
　　#include “beep.h” #include “cmd.h” void BEEP_GPIO_Init（ void ） { PB_DDR |= （ 1 《《 4 ）; //PB4 PB_CR1 |= （ 1 《《 4 ）; //PB4 推挽输出 PB_CR2 |= （ 1 《《 4 ）; } void beep_on（ void ） { BEEP = 1; } void beep_off（ void ） { BEEP = 0; } //注册 beep命令 void beep_register（ void ） { //初始化 字符串命令和对应函数 CMD_Name_Func beep_cmds［］ = { {“beep on”， beep_on}， // 一个结构体变量大小为 12 （字符串大小10 + 函数名大小2） {“beep off”， beep_off} // 一个结构体变量大小为 12 }; //将命令添加到列表中 register_cmds（ beep_cmds， ARRAY_SIZE（ beep_cmds ） ）; // ARRAY_SIZE 用来计算结构体数组中，数组的个数。个数=结构体总长度/单个数组长度 } uart.h
　　#ifndef __UART_H #define __UART_H #include “iostm8s103F3.h” extern char uartRecStr［20］; //串口接收字符串存储 extern unsigned char uartRecCnt; //接收数据个数 extern _Bool rec_ok; void Uart1_IO_Init（ void ）; void Uart1_Init（ unsigned int baudrate ）; void SendChar（ unsigned char dat ）; void SendString（ unsigned char* s ）; #endif uart.c
　　#include “uart.h” #include “main.h” char uartRecStr［20］ = {0}; //串口接收字符串存储 unsigned char uartRecCnt = 0; //接收数据个数 _Bool rec_ok = 0; //接收完成标志位 //在Library Options中将Printf formatter改成Large //重新定向putchar函数，使支持printf函数 int putchar（ int ch ） { while（ ！（ UART1_SR & 0X80 ） ）; //循环发送，直到发送完毕 UART1_DR = （ u8 ） ch; return ch; } //串口只用发送口，不用接收口 void Uart1_IO_Init（ void ） { PD_DDR |= （ 1 《《 5 ）; //输出模式 TXD PD_CR1 |= （ 1 《《 5 ）; //推挽输出 PD_DDR &= ~（ 1 《《 6 ）; //输入模式 RXD PD_CR1 &= ~（ 1 《《 6 ）; //浮空输入 } //波特率最大可以设置为38400 void Uart1_Init（ unsigned int baudrate ） { unsigned int baud; baud = 16000000 / baudrate; Uart1_IO_Init（）; UART1_CR1 = 0; //禁止发送和接收 UART1_CR2 = 0; //8 bit UART1_CR3 = 0; //1 stop UART1_BRR2 = （ unsigned char ）（ （ baud & 0xf000 ） 》》 8 ） | （ （ unsigned char ）（ baud & 0x000f ） ）; UART1_BRR1 = （ （ unsigned char ）（ （ baud & 0x0ff0 ） 》》 4 ） ）; UART1_CR2_bit.REN = 1; //接收使能 UART1_CR2_bit.TEN = 1; //发送使能 UART1_CR2_bit.RIEN = 1; //接收中断使能 } //阻塞式发送函数 void SendChar（ unsigned char dat ） { while（ （ UART1_SR & 0x80 ） == 0x00 ）; //发送数据寄存器空 UART1_DR = dat; } //发送字符串 void SendString（ unsigned char* s ） { while（ 0 ！= *s ） { SendChar（ *s ）; s++; } } //接收中断函数 中断号18 #pragma vector = 20 // IAR中的中断号，要在STVD中的中断号上加2 __interrupt void UART1_Handle（ void ） { unsigned char res = 0; res = UART1_DR; UART1_SR &= ~（ 1 《《 5 ）; //RXNE 清零 //SendChar（res）; //test if（ （ res ！= ‘r’ ） && （ res ！= ‘n’ ） ） //字符串以回车换行符结束 { uartRecStr［uartRecCnt++］ = res; } else { rec_ok = 1; //置接收完成标志 } } 主程序main.c
　　/* *函数功能，实现串口字符串命令解析 */ #include “iostm8s103F3.h” #include “main.h” #include “stdio.h” #include “delay.h” #include “stdlib.h” #include “uart.h” #include “string.h” #include “cmd.h” #include “led.h” #include “beep.h” void SysClkInit（ void ） { CLK_SWR = 0xe1; //HSI为主时钟源 16MHz CPU时钟频率 CLK_CKDIVR = 0x00; //CPU时钟0分频，系统时钟0分频 } void main（ void ） { __asm（ “sim” ）; //禁止中断 SysClkInit（）; delay_init（ 16 ）; LED_GPIO_Init（）; BEEP_GPIO_Init（）; Uart1_Init（ 9600 ）; __asm（ “rim” ）; //开启中断 //注册命令 led_register（）; beep_register（）; while（ 1 ） { if（ rec_ok ） { rec_ok = 0; uartRecCnt = 0; SendString（ uartRecStr ）; SendString（ “rn” ）; match_cmd（ uartRecStr ）; memset（ uartRecStr， 0， sizeof（ uartRecStr ） ）; //清空备份数组 需要添加头文件 string.h } } } 在主函数中检测串口是否接收到了字符串，串口接收字符串以回车换行结束。若串口接收到了字符串，将接收到的字符串通过串口发送出去，并检查一次接收到的字符串是否和命令列表中的字符串匹配？如果接收到的字符串和命令列表中的字符串匹配，就中执行一次相关的函数。最后将串口缓冲区清空，继续等待下一次命令。
　　测试效果如下
　　这样通过字符串命令就可以直接控制LED灯和蜂鸣器了，如果下次需要增加一个继电器控制模块，就只需要编写继电器模块的c代码，在进入main函数时，注册继电器命令。继电器的模块就会被添加进来了。而不需要修改其他的模块和串口任何代码。
　　通过上面的例子可以看到这种模式是相当的好用，难道这种方法就没有一点缺点吗？如果在单片机上用的话，这种模式有一个致命的缺点，那就是太占内存了。
　　这个是新建了4个led命令结构体，可以看出来每个命令的字符串数组长度都是16，函数指针默认为int型，占两个字节。一个结构体总共占18个字节。 4个led命令占4*18=72个字节的空间。虽然led命令最长的字符串只占8个字节，但是系统依然会分配16个字节空间。
　　这个是命令列表，默认的最多命令数是20个，系统初始化的时候就一次性将这20个命令的空间分配好了。虽然代码中只用了4个命令，但是系统空间的占用却一点也没有少。
　　这样的话对于空间比较小的单片机来说，虽然这种方法好用，但是太浪费空间。如果指令比较多，或者指令名比较长的话，可能光是指令列表就会把单片机的内存占满。这样的话还不如直接在switch语句中去比较字符串，直接比较字符串的话，只需要开辟一个字符串的存储空间就可以满足需求了。
　　所以根据不同的情况选择合适的方法，适合自己的方法就是好方法。