Arduino通过串口发送结构体

2023-05-16

    Arduino的串口有两类发送的函数Serial.print()类和Serial.write()类,前者以Ascii码的形式将要发送的内容编码发送,所以我们最后接收并看到的是一个一个的ASCII码组合而成的数据,本质上成了字符串;后者则以字节形式直接发送原始数据,所以我们在串口接收工具看到的数据是乱码,它们在计算机中就是这样存储的。

    有些时候,我们可能会自己定义数据结构,比如结构体类型的数据。结构体由一些基本的数据类型组合而成,用户可以自由添加和安排其内容,但是在自己实验和查阅资料了解到,在单片机中和在电脑中定义的结构体有一些区别。我们以下面的结构体为例。

typedef struct sdata
{
    char  c;
    int16_t  i;
    float   f;
}sdata;

    如果按照Arduino的数据类型大小来算,为1+2+4=7,通过sizeof(sdata)验证后也为7;而如果这个结构体定义在linux操作系统下,用sizeof(sdata)算出来的结果为8,这涉及到计算机地址对齐的问题,具体请参考文章:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5f77c7270100dnoy.html。知道了上面的问题,我们设计结构体就要注意,不同的数据类型顺序可能会导致不同的结构体大小,而我们在单片机如Arduino设计结构体时也要考虑对齐问题,比如将上面例子的char定义为二维数组char c[2],或者把char放到最后,这样即使我们接收时弄错了结构体大小,接到的数据也能够准确的放到结构体中。

    在Arduino中,print函数和write函数都无法直接发送结构体数据,因为结构体是用户自己的定义的,无法像其他数据那样有固定的格式或大小。所以我们必须将结构体转为字节数组,这样就可以通过write函数发送了,下面提供两种方法实现转换。

        方法一:使用memcpy函数,将结构体中的数据拷贝到一个字节数组中                   

sdata s;

......

byte b[sizeof(sdata)];
memcpy(b,&s,sizeof(sdata));
Serial.write(b,sizeof(sdata));

        方法二:用一个字节类型的指针强制指向结构体首地址
              

sdata s;

......

byte *tobyte=(byte*)&s;
Serial.write(tobyte,sizeof(sdata));

        两种方法在Arduino都测试过,都能成功发送。

        接收到这些数据时都是字节流,一般存储在缓冲字节数组中,如果想转换成原始的结构体,我们同样可以用memcpy,用法同上,只是源和目标换了位置。

        最后再说一点,如果结构体很大,数据很多,那么结构体没有赋值前数据是不确定的,为了避免不确定数带来的问题,我们该怎么初始化这个结构体呢?一条一条赋值可以,但是很麻烦。如果要求不高,把结构体内的数据全部置零也算是一种初始化吧,用memset函数可以将目标地址内的数据全部置为指定的数据。不知道还有没有其他更好的方法,如果有知道的希望能交流交流。

   

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