串口接收一帧数据及解析

3． 下位机中的数据接收和协议解析
    下位机接收数据也有两种方式，一、等待接收，处理器一直查询串口状态，来判断是否接收到数据。二、中断接收。两种方法的优缺点在此前的一篇关于串口通信的文章中详细讨论过。得出的结论是采用中断接收的方法比较好。
    数据包的解析过程可以设置到不同的位置。如果协议比较简单，整个系统只是处理一些简单的命令，那么可以直接把数据包的解析过程放入到中断处理函数中，当收到正确的数据包的时候，置位相应的标志，在主程序中再对命令进行处理。如果协议稍微复杂，比较好的方式是将接收的数据存放于缓冲区中，主程序读取数据后进行解析。也有两种方式交叉使用的，比如一对多的系统中，首先在接收中断中解析“连接”命令，连接命令接收到后主程序进入设置状态，采用查询的方式来解析其余的协议。
    以下给出具体的实例。在这个系统中，串口的命令非常简单。所有的协议全部在串口中断中进行。数据包的格式如下：
0x55, 0xAA, 0x7E, 0x12, 0xF0, 0x02, 0x23, 0x45, SUM, XOR, 0x0D
    其中0x55, 0xAA, 0x7E为数据帧的帧头，0x0D为帧尾，0x12为设备的目的地址，0xF0为源地址，0x02为数据长度，后面接着两个数据0x23, 0x45，从目的地址开始结算累加、异或校验和，到数据的最后一位结束。
    协议解析的目的，首先判断数据包的完整性，正确性，然后提取数据类型，数据等数据，存放起来用于主程序处理。代码如下：
if(state_machine == 0)       // 协议解析状态机
{
      if(rcvdat == 0x55)       // 接收到帧头第一个数据
          state_machine = 1;
      else
          state_machine = 0;      // 状态机复位
}
else if(state_machine == 1)
{
      if(rcvdat == 0xAA)       // 接收到帧头第二个数据
          state_machine = 2;
      else
          state_machine = 0;      // 状态机复位
}
else if(state_machine == 2)
{
      if(rcvdat == 0x7E)       // 接收到帧头第三个数据
          state_machine = 3;
     else
          state_machine = 0;      // 状态机复位
}
else if(state_machine == 3)
{
      sumchkm = rcvdat;       // 开始计算累加、异或校验和
      xorchkm = rcvdat;
      if(rcvdat == m_SrcAdr)      // 判断目的地址是否正确
          state_machine = 4;
      else
          state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 4)
{
      sumchkm += rcvdat;
      xorchkm ^= rcvdat;
      if(rcvdat == m_DstAdr)      // 判断源地址是否正确
          state_machine = 5;
      else
          state_machine = 0;
   }
else if(state_machine == 5)
{
      lencnt = 0;            // 接收数据计数器
      rcvcount = rcvdat;        // 接收数据长度
      sumchkm += rcvdat;
      xorchkm ^= rcvdat;
      state_machine = 6;
}
else if(state _machine == 6 || state _machine == 7)
{
      m_ucData[lencnt++] = rcvdat;     // 数据保存
      sumchkm += rcvdat;
      xorchkm ^= rcvdat;
      if(lencnt == rcvcount)      // 判断数据是否接收完毕
          state_machine = 8;
      else
          state_machine = 7;
}
else if(state_machine == 8)
{
      if(sumchkm == rcvdat)      // 判断累加和是否相等
          state_machine = 9;
      else
          state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 9)
{
      if(xorchkm == rcvdat)      // 判断异或校验和是否相等
          state_machine = 10;
      else
          state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 10)
{
      if(0x0D == rcvdat)       // 判断是否接收到帧尾结束符
      {
          retval = 0xaa;    // 置标志，表示一个数据包接收到
      }
      state_machine = 0;     // 复位状态机
}

    此过程中，使用了一个变量state_machine作为协议状态机的转换状态，用于确定当前字节处于一帧数据中的那个部位，同时在接收过程中自动对接收数据进行校验和处理，在数据包接收完的同时也进行了校验的比较。因此当帧尾结束符接收到的时候，则表示一帧数据已经接收完毕，并且通过了校验，关键数据也保存到了缓冲去中。主程序即可通过retval的标志位来进行协议的解析处理。
    接收过程中，只要哪一步收到的数据不是预期值，则直接将状态机复位，用于下一帧数据的判断，因此系统出现状态死锁的情况非常少，系统比较稳定，如果出现丢失数据包的情况也可由上位机进行命令的补发，不过这种情况笔者还没有碰到。