串口接收不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式

使用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)在嵌入式產(chǎn)品中是很常用的一種通信方式，因?yàn)榇诘暮?jiǎn)單使用，很容易就被選為產(chǎn)品中數(shù)據(jù)交互的通信手段。

基于串口進(jìn)行開(kāi)發(fā)的功能有很多，比如同類(lèi)/不同類(lèi)產(chǎn)品之間的通信，RS485通信，RS232通信方式，實(shí)現(xiàn)串口命令行終端用于調(diào)試等等的。雖然應(yīng)用的場(chǎng)景有所不同，但是都會(huì)涉及到一個(gè)共同的問(wèn)題：怎么確保收到一幀完整的數(shù)據(jù)？

使用過(guò)串口的朋友都會(huì)知道，串口收發(fā)數(shù)據(jù)都是按照串行的方式進(jìn)行的，數(shù)據(jù)是按照bit的方式一位一位進(jìn)行發(fā)送的。而且發(fā)送數(shù)據(jù)方想要發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不一定是固定的，有可能長(zhǎng)有可能短，這就會(huì)涉及到怎么識(shí)別一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收完了的問(wèn)題。

1. 串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方式

串口的接收和發(fā)送在兩個(gè)設(shè)備之間是按照bit的方式進(jìn)行通信的，參見(jiàn)下面的示意圖：

數(shù)據(jù)從一方按照bit的方式1bit進(jìn)行傳輸，另外一方也是按照1bit的方式進(jìn)行接收，直到接收完1Byte數(shù)據(jù)為止，然后再接收下一個(gè)1Byte的數(shù)據(jù)。

這里還需要考慮另外一個(gè)問(wèn)題，就是一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔。簡(jiǎn)單而言就是接收第一個(gè)字節(jié)和第二個(gè)字節(jié)之間的時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔在大數(shù)據(jù)量的情況下是要考慮的，數(shù)據(jù)量少的情況下可以忽略不計(jì)。參見(jiàn)下面的示意圖：

2. 串口接收不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式

對(duì)于串口接收數(shù)據(jù)，最需要考慮的是怎么確保收到一幀完整的數(shù)據(jù)。因?yàn)樵诤芏鄨?chǎng)景下都會(huì)遇到的一個(gè)問(wèn)題，就是串口發(fā)送的數(shù)據(jù)是長(zhǎng)度不固定的，有時(shí)候長(zhǎng)有時(shí)候短，這就給接收數(shù)據(jù)和識(shí)別數(shù)據(jù)是有效的帶來(lái)了一些難度。

下面根據(jù)我個(gè)人在項(xiàng)目中使用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的時(shí)候，針對(duì)不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)的處理方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的分享。

2.1、固定格式幀的不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)接收

這種數(shù)據(jù)一般都是應(yīng)用在某些產(chǎn)品之間的通信協(xié)議，有固定的數(shù)據(jù)幀格式，比如有固定的幀頭和幀尾用于確定數(shù)據(jù)幀，如下的固定幀頭尾的各式：

#define CMD_HEAD 0XAA5A //幀頭
#define CMD_TAIL 0XFDFCFF //幀尾

這種方式接收數(shù)據(jù)的時(shí)候就比較簡(jiǎn)單，可以在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候進(jìn)行判斷，遇到幀頭的時(shí)候就開(kāi)始保存數(shù)據(jù)，在識(shí)別到幀尾之后完成一幀數(shù)據(jù)的接收，再用其他的手段將這幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

或者也可以先將所有的數(shù)據(jù)先接收起來(lái)，比如用一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)先保存所有的數(shù)據(jù)，然后再由應(yīng)用程序去解析。因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)是有固定格式的，所以解析的時(shí)候也很方便，只要按照數(shù)據(jù)幀的格式進(jìn)行判別，如果符合格式的定義，就可以認(rèn)為是一幀完整的數(shù)據(jù)，否者就丟棄。

2.2、格式不固定長(zhǎng)度也不固定的數(shù)據(jù)的接收

這種數(shù)據(jù)的接收就相對(duì)比較麻煩一點(diǎn)，因?yàn)楦袷讲皇枪潭ǖ?，沒(méi)有明確的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀開(kāi)頭和結(jié)尾的特征數(shù)據(jù)，所以這種方式的數(shù)據(jù)接收往往考慮的是數(shù)據(jù)幀之間的間隔，根據(jù)兩幀數(shù)據(jù)之間的間隔進(jìn)行判斷，設(shè)置一個(gè)時(shí)間間隔，如果符合這個(gè)時(shí)間間隔就認(rèn)為數(shù)據(jù)的接收是有效的，否者認(rèn)為無(wú)效。

這種方式需要用到一個(gè)計(jì)時(shí)，并設(shè)定一個(gè)幀之間的時(shí)間間隔，從接收到數(shù)據(jù)就開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后每收一個(gè)數(shù)據(jù)就重置這個(gè)計(jì)時(shí)，直到計(jì)時(shí)到達(dá)設(shè)置的幀間隔時(shí)間沒(méi)有再接收到數(shù)據(jù)則認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完成。

這個(gè)幀的時(shí)間間隔可以任意設(shè)置，一般我們考慮是3.5個(gè)字符的時(shí)間。如果3.5個(gè)字符的時(shí)間沒(méi)有再收到數(shù)據(jù)，就認(rèn)為數(shù)據(jù)的傳輸已經(jīng)完成，接收端已經(jīng)完成了數(shù)據(jù)的接收。

操作的步驟大致如下：

1）使用一個(gè)計(jì)時(shí)功能

2）接收到數(shù)據(jù)時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，然后之后每收到一個(gè)數(shù)據(jù)重置一次這個(gè)計(jì)時(shí)

3）在沒(méi)有收到數(shù)據(jù)之后，計(jì)時(shí)達(dá)到了設(shè)定的值，接收就算結(jié)束了，處理接收到數(shù)據(jù)，并關(guān)閉計(jì)時(shí)功能。

4）下一幀的數(shù)據(jù)接收，重復(fù)上面的步驟。

2.3、串口的空閑中斷

這種方式是使用的串口的空閑中斷功能，大概原理是在串口配置開(kāi)啟了空閑中斷時(shí)，如果接收到數(shù)據(jù)之后就會(huì)啟動(dòng)這個(gè)串口的空閑狀態(tài)檢測(cè)，在一段時(shí)間串口不在收到數(shù)據(jù)就會(huì)觸發(fā)串口的空閑中斷，告知完成一次數(shù)據(jù)的接收。

這種方式顯然更好，不用額外再實(shí)現(xiàn)空閑檢測(cè)功能，只要在串口觸發(fā)中斷并是空閑中斷的時(shí)候，就知道數(shù)據(jù)完成了接收。

但是，這個(gè)功能不是所有的MCU都具備，一般都是在一些高端一點(diǎn)的MCU中才有，低端一些的MCU估計(jì)都是沒(méi)有空閑中斷的。

當(dāng)然，方式還有很多中，這里只是簡(jiǎn)單的列舉了本人使用過(guò)的幾種方式，具體使用什么樣的方式還要根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目情況需要而定吧！