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本帖最后由 jianhong_wu 于 2013-7-10 11:03 编辑
第七节:安全可靠的串口通讯协议之校验 (1)开场白: 串口通讯的协议各种各样,五花八门。有的协议没有校验,有的协议有校验,它们的存在都有它们的道理。没有校验的协议,感觉更简单直接,传输与处理的速度更加快。有校验的协议,感觉用起来更加放心点。这节将要介绍我常用校验的三道防火墙。它们分别是提取数据头,判断数据总数,判断所有字节的累加和。在上一节中略加修改即可完成本节的实验。 (2)功能需求: 无论是单片机还是上位机,最好在固定协议前多发送一个填充的无效字节0x00,因为硬件原因,第一个字节往往容易丢失。 通讯协议: EB 00 55 XX YY YY YY YY CY 其中前三位 EB 00 55为数据头,XX为数据长度,YY为数据,CY为前面所有字节的累加和。累加和的意思是所有数据相加,你只要定义一个字节变量用来接收所有数据的累加和,那么超过一个字节的部分会自动丢弃。比如以下数据: EB 00 55 04 02 12 56 A2 50 其中 EB 00 55为数据头,04为数据总数,02 12 56 A2为数据,50为前面所有字节的累加和。累加和可以用电脑系统自带的计算器来验证。打开电脑上的计算器,点击“查看”下拉的菜单,选“科学型”,然后选左边的“十六进制”,最后选右边的“字节”,然后把前面所有的字节相加,它们的和就是50,没错吧。 任意时刻,从电脑“串口调试助手”上位机收到的一堆数据中,只要此数据满足以上我介绍的三道防火墙,那么就往上位机发送“eb 00 aa”表示确认,同时蜂鸣器叫一声。如果校验出错,则往上位机发送“eb 00 55”表示出错。 (3)硬件原理: 把单片机串口通讯的那两个引脚经过一个MAX3232之后直接跟电脑的9针串口通讯。我发现很多朋友会选MAX232这个芯片,而我本人更加推荐用MAX3232。因为MAX232只支持5V,不是宽压的,而MAX3232不但支持5V,还支持3V。每个人的记忆力都很宝贵,用232串口我只选MAX3232,不管它是用5V工作还是3V工作。就像74系列的芯片,我的心中只有你(74HC)没有它(74LS),一样的道理,74HC是宽压,74LS不是宽压。 (4)源码适合的单片机:PIC18f4520,晶振为22.1184MHz,波特率115200 (5)源代码讲解如下: #include //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是输出IO后缀都是_dr,凡是输入的//IO后缀都//是_sr #define beep_dr LATA2 //蜂鸣器输出 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是做延时计数阀值的常量 //前缀都用cnt_表示。 #define cnt_voice_time 150 //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值 #define cnt_send 300 //确保接收缓冲区没有继续接收数据,是变量 //send_cnt的溢出阀值 Void usart_service(); //串口通讯服务程序,放在main函数里 unsigned char asy_recieve(); //把串口缓冲区的数据一个个提取出来 void eusart_send(unsigned char t_data); //串口发送一个字节的数据 Void Buf_clear() ; //把余下的缓冲区清零 void Delay11(unsigned int MS); //延时函数 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是计数器延时的变量 //后缀都用_cnt表示。 unsigned int voice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时 unsigned int send_cnt=0; //一串数据从上位机发过来的时候,他们每个字节之间//的延时间隔很短,如果他们的延时间隔一旦超过了这个send_cnt变量的延时,那么就////认为他们的一串数据已经发送完毕 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是涉及统计数量的变量 //后缀都用_total表示。 unsigned int RCREG_total; //统计串口缓冲区已经收了多少个数据 unsigned int RCREG_read_total; //统计已经从串口缓冲区读出了多少个数据 unsigned char valid_total; //一串数据中的有效数据总量 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是用来更新的标识变量,比如液晶刷屏,或者有新接收的串口数据更新等等,后缀一律用_update表示 Unsigned char send_update=0; //一旦有数据从上位机发送过来,就会引发串口接收中////断,在串口中断里,我把send_update=1表示目前正在接收数据,警告单片机先不要//猴急,等串口中断把所有从上位机连续发送过来的一堆数据接收完,再处理。那么什么///时候才知道发送的数据已经发送完毕了呢?用send_cnt识别。因为在串口中断里,我///每次都会把send_cnt=0,而在main函数里,一旦发现send_update==1,send_cnt就//会开始自加,当它超过某个数值的时候,就会自动把send_update=0,表示目前已经没//有数据发送了。而如果有数据不断从上位机传来,send_cnt永远也不会超过某个数值,//因为每个中断它都被清零,这个原理跟看门口狗喂狗的原理很像。 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是用来接收数据的缓冲区数组后缀都用_buf表//示 Unsigned char RCREG_buf[50]; //串口接收缓冲区,读者可以根据实际项目设置大小 Unsigned char RCREG_buf_temp[50]; //临时处理串口数据的缓冲区,可以不用那么大 //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是自锁变量名, 后缀都用_lock表示。 Unsigned char send_lock=0; //补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是在main函数中用的中间变量,前缀m_,后//缀用_char或者_int表示类型 Unsigned int m_int; //中间变量,只要是用在main函数里,谁都可以重复用。 Unsigned char receive_sum; //一串数据中的累加和,注意,必须定义成字节变//量,这样运算中它会自动丢弃超过一个字节的位。 //主程序 main() { ADCON0=0x00; ADCON1=0x0f; //全部为数字信号 ADCON2=0xa1; //右对齐 RBPU=0; //上拉电阻 SSPEN=0; //决定RA5不作为串口 TRISA2=0; //蜂鸣器输出 BRG16=0; //设置串口通信寄存器 BRGH=0; SPBRGH=0x00; SPBRG=0x02; //22.1184MHz晶振,115200波特率 SYNC=0; SPEN=1; TX9=0; TXEN=1; TXIF=1; RX9=0; CREN=1; RCIE=1; PEIE=1; GIE=1; T1CON=0x24; //定时器中断配置 TMR1H=0xFE; TMR1L=0xEF; TMR1IF=0; TMR1IE=1; TMR1ON=1; TMR1IE=1; //补充说明,以上的内容为寄存器配置,每种不同的单片机会有点差异, //大家不用过度关注以上寄存器的配置,只要知道有这么一回事即可 beep_dr=0; //关蜂鸣器,上电初始化IO while(1) { CLRWDT(); //喂看门狗,大家不用过度关注此行 usart_service(); //串口通讯服务 } } //中断 void interrupt timer1rbint(void) { if(RCIE==1&&RCIF==1) //串口中断,一次只能接受一个字节 { RCIE=0; RCIF=0; ++RCREG_total; //以下代码是鸿哥的在所有串口项目中用到的标准代码 if(RCREG_total>50) //超过缓冲区 { RCREG_total=50; } RCREG_buf[RCREG_total-1]=RCREG; //依次把上位机来的数据存入数组缓冲区 send_update=1; //通知单片机目前正在接收数据 send_cnt=0; //及时喂狗,虽然main函数那边不断在累加,但是只要串口的数//据还没发送完毕,那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零,很可怜。 RCIE=1; } if(TMR1IE==1&&TMR1IF==1) //定时中断 { TMR1IF=0; //定时中断标志位关闭 TMR1ON=0; //定时中断开关关闭 if(voice_time_cnt) //控制蜂鸣器声音的长短 { beep_dr=1; //蜂鸣器响 --voice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时 } else { Asm(“nop”); //添加此行空指令为了使else的内容跟if的内容对称,意义////不大 beep_dr=0; //蜂鸣器停止 } TMR1H=0xFe; //重新设置定时时间间隔 TMR1L=0x00; TMR1ON=1; //定时中断开关打开 } } void usart_service() //串口服务程序,在main函数里 { if(send_update==1) //说明目前串口正在接收数据,不要读缓冲区数据 { send_lock=1; //开自锁标志 ++send_cnt; //只要有数据接收,send_cnt每次都被串口中断清零 if(send_cnt>cnt_send) //延时一段时间,确认缓冲区没有继续接受数据 { send_cnt=0; send_update=0; } } Else //说明当前没有继续接收数据了 { if(send_lock==1) //在数据已经接收完毕,并且还没有处理过数据的情况下 { send_lock=0; //处理一次就锁起来,不用每次都进来,除非有新接收的数据 while(RCREG_read_total CLRWDT(); RCREG_buf_temp[0]= RCREG_buf_temp[1]; //数据移动,方便截取关键字 RCREG_buf_temp[1]= RCREG_buf_temp[2]; RCREG_buf_temp[2]=asy_recieve(); if(RCREG_buf_temp[0]==0xeb&& RCREG_buf_temp[1]==0x00&& RCREG_buf_temp[2]==0x55) //数据头”eb 00 55”判断 { //把余下有效的数据都取出来 RCREG_buf_temp[3]=asy_recieve(); //数据量 Valid_total= RCREG_buf_temp[3]; For(m_int=0;m_int< Valid_total;m_int++) //提取有效数据 { RCREG_buf_temp[4+ m_int]=asy_recieve(); } RCREG_buf_temp[4+ Valid_total]=asy_recieve(); //自带校验和 Receive_sum=0; //累加校验和计算 For(m_int=0;m_int< (Valid_total+4);m_int++) //累加校验和计算 { Receive_sum=Receive_sum+ RCREG_buf_temp[m_int]; } If(Receive_sum== RCREG_buf_temp[4+ Valid_total]) //校验和正确 { RCREG_buf_temp[0]=0; //把临时处理数据清零,方便下次接收 RCREG_buf_temp[1]=0; RCREG_buf_temp[2]=0; eusart_send(0x00); //串口发送多一个填充无效字节,避免硬件原因引起第一个字节丢失 eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据 eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据 eusart_send(0xaa); //串口发送应答的数据 voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停 } Else //校验和出错 { RCREG_buf_temp[0]=0; //把临时处理数据清零,方便下次接收 RCREG_buf_temp[1]=0; RCREG_buf_temp[2]=0; eusart_send(0x00); //串口发送多一个填充无效字节,避免硬件原因引起第一个字节丢失 eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据 eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据 eusart_send(0x55); //串口发送应答的数据 } break; //退出循环 } } Buf_clear(); //把缓冲区的下标清零,方便下一堆数据接收与处理 } } } Void Buf_clear() //把缓冲区下标清零 { RCREG_read_total =0; RCREG_total=0; } unsigned char asy_recieve() //把串口缓冲区的数据一个个提取出来 { unsigned char RCREG_dt; ++RCREG_read_total; //已经读出了多少个数据 RCREG_dt=RCREG_buf[RCREG_read_total -1]; if(RCREG_read_total >=RCREG_total) //只要把全部数据都读完,马上把缓冲区清零 { RCREG_read_total =0; RCREG_total=0; } return RCREG_dt; } void eusart_send(unsigned char t_data) //串口发送一个字节的数据 { unsigned int error_delay; TXREG=t_data; //发送数据 error_delay=0;//等待把数据发送完毕 while(1) //这里也可以省略,直接用延时替代 { CLRWDT(); if(TXIF==1) //等待把数据发送完毕 { break; } Else { ++error_delay; if(error_delay>200) //超时也要退出,不能死等 { break; } } } Delay11(1); //此处最玄机,要特别注意。每发送完一个字节,由于不同的项目,这//里的延时间隔都不一样,读者根据实际情况来改。这里最容易出问题,必须要延时,尤其是连续发送一堆数据的时候。读者也可以自己把这种死延时改成计数延时的方式。 } //延时函数 void Delay11(unsigned int MS) { unsigned char us,usn; while(MS!=0) //for 12M { CLRWDT(); usn = 2; while(usn!=0) { CLRWDT(); us=0xf5; while (us!=0){us--;}; usn--; } MS--; } } (6)小结: 累加和就是把前面所有字节相加,然后把结果放在一个字节的变量上,超过一个字节范围的部分会自动丢弃。 (未完待续,下节更精彩,不要走开哦) |
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厉害呀
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这些对我来说已经是习惯了。分享点程序设计思想倒是不错的方式。
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