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历史上的今天

今天是：2025年04月22日（星期二）

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2018年04月22日 | STM32简单数据传输方法与通信协议（适合串口和一般总线）

2018-04-22 来源：eefocus

引言

在一般的项目开发过程中，往往需要两块或以上单片机进行通信完成数据传输，例如四旋翼无人机在飞行过程中无线传输数据回到地面站，治疗仪器需要实时将患者和机器运转情况传回上位机平台，粮仓温控装置需将各种传感器通过RS485总线或者CAN总线的方式达到数据传输的目的等等，这些数据传输往往需要合适稳定的总线和灵活的通信协议，我发现无论什么数据传输，原理大同小异，这里简单以stm32的几种数据传输总结下平时项目中用的一些传输方法。

通信协议

简单情况（如一对一）

首先在数据传输前一定要想好通信协议，如果传输的数据和过程非常简单，那么就可以采用简单的传输协议，例如： 
这里写图片描述

直接上代码：


int temp;   

u8 RS485_receive_str[128];   //接收缓冲,最大128个字节.

u8 uart_byte_count=0;        //接收到的数据长度

        ...

/****************************************************************************

* void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)

* RS485查询接收到的数据

* 入口参数：buf:接收缓存首地址

            len:读到的数据长度   

****************************************************************************/

void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)

{

    u8 rxlen=uart_byte_count;

    u8 i=0;

    *len=0;                //默认为0

    delay_ms(10);        //等待10ms,连续超过10ms没有接收到一个数据,则认为接收结束


    if(rxlen==uart_byte_count&&rxlen) //接收到了数据,且接收完成了

    {

        for(i=0;i

        {

            buf[i]=RS485_receive_str[i];    

        }       

        *len=uart_byte_count;   //记录本次数据长度

        uart_byte_count=0;        //清零

    }

}

//接收中断服务函数

int state=0;

void USART2_IRQHandler(void)

{

    u8 rec_data;        

    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到数据

    {       

        rec_data =(u8)USART_ReceiveData(USART2);                 //(USART2->DR) 读取接收到的数据

        if(rec_data=='S'&&state==0)                              //如果是S，表示是命令信息的起始位

        {

            state=1;

            uart_byte_count=0x00; 

        }else if(rec_data=='E'&&state==2)                         //如果E，表示是命令信息传送的结束位并开始处理数据

        {

            state=0;

            if(RS485_receive_str[0]==0x00)                      //判断地址 地址正确

            {

                if(RS485_receive_str[1]==0x02)                  //接受温度数据

                {

                    temp=RS485_receive_str[5]<<24|RS485_receive_str[2]|RS485_receive_str[3]<<8|RS485_receive_str[4]<<16;


                }   else if(RS485_receive_str[1]==0x03)         //led控制回馈

                {

                    led=RS485_receive_str[2];


                }

            }

        }else if(state==1)                                  //一位位接收数据并装入缓存

        {

            RS485_receive_str[uart_byte_count++]=rec_data;

            if(uart_byte_count==6)

                state=2;

        }

    }                                            

} 

这样的传输协议往往在两个一对一的传输中比较好用，主要在接受缓存部分使用了状态机机制，并且定义了简单的帧头和结束帧，显然这样的通信协议并不可靠，遇到复杂的情况就不好办了。

复杂情况

复杂情况的协议可以先制定协议表，再做细分，帧头+功能字+长度+数据+校验位，这样的协议既能满足多功能的场合也能避免数据过多出现错误，比较通用。 
例如 GPS定位下位机协议： 
这里写图片描述 
这里写图片描述

遥控上位机协议：

这里写图片描述
这里写图片描述

  • SUM所有字节的和：等于从该数据帧第一字节开始，也就是帧头开始，至该帧数据的最后一字节所有字节的和，只保留低八位，高位舍去。

  • LEN有效数据长度：表示该数据帧内包含数据的字节长度，（所有数据 除了：帧头、功能字、长度字节和最后的校验位），只是数据的字节长度和。 
    比如该帧数据内容为3个int16型数据，那么会以6个char形式发送，那么LEN等于6

  • 返回校验是YES的，飞控在收到该帧数据后，需要立即返回CHECK数据帧，也就是AAAAEF数据帧。

设置传输速度

一般选用尽可能低的传输速度下满足通信，对于无线数传来说，传输速度越低意味着越远的传输距离。 
例如通信的波特率为38400等等。

代码实现

由于前面定义了适合的通信协议，所以在代码部分也必须严格按照用通信协议进行编写

宏定义

在数据传输.c文件中,可以预先宏定义一些固定格式的转换或者标志位，例如下面这样：


/* 数据拆分宏定义，在发送大于8位的数据类型时，比如int16、int32等，需要把数据拆分成8位逐个发送 */

#define BYTE0(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 0) )

#define BYTE1(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 1) )

#define BYTE2(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 2) )

#define BYTE3(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 3) )

/* 发送帧头 接收帧头*/

#define title1_send 0xAA

#define title2_send 0xAA

#define title1_received 0xAA

#define title2_received 0xAF

/* 等待发送数据的标志 */

u8 wait_for_translate;

/* 等待发送数据的标志 */

dt_flag_t f;

/* 发送数据缓存数组 */

u8 data_to_send[50];

/* 是否写入并保存数据 */

u16 flash_save_en_cnt = 0;

数据发送

/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：数传数据发送

 + 调用参数：要发送的数据组 数据长度

----------------------------------------------------------*/

void DT_Send_Data(u8 *dataToSend , u8 length)

{

    /* 串口2发送 要发送的数据组 数据长度 */

    if(wait_for_translate)

        Usart2_Send(data_to_send, length);

}


/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：校验累加和回传

 + 调用参数：字帧 校验累加和

----------------------------------------------------------*/

static void DT_Send_Check(u8 head, u8 check_sum)

{

    /* 数据内容 */

    data_to_send[0]=title1_send;

    data_to_send[1]=title2_send;

    data_to_send[2]=0xEF;

    data_to_send[3]=2;

    data_to_send[4]=head;

    data_to_send[5]=check_sum;


    /* 校验累加和计算 */

    u8 sum = 0;

    for(u8 i=0; i<6; i++)

        sum += data_to_send[i];

    data_to_send[6]=sum;

    /* 发送 要发送的数据组 数据长度 */

    DT_Send_Data(data_to_send, 7);

}


/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：发送速度信息

 + 调用参数：向北速度 向西速度 向上速度 单位毫米每秒

----------------------------------------------------------*/

void DT_Send_Speed(float x_s,float y_s,float z_s)

{

    u8 _cnt=0;

    vs16 _temp;


    data_to_send[_cnt++]=title1_send;

    data_to_send[_cnt++]=title2_send;

    data_to_send[_cnt++]=0x0B;

    data_to_send[_cnt++]=0;


    _temp = (int)(x_s*100.0f);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    _temp = (int)(y_s*100.0f);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    _temp = (int)(z_s*100.0f);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);



    data_to_send[3] = _cnt-4;


    u8 sum = 0;

    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)

        sum += data_to_send[i];

    data_to_send[_cnt++]=sum;


    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);

}


/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：发送高度信息

 + 调用参数：发送气压计高度 超声波高度 发送单位厘米

----------------------------------------------------------*/

void DT_Send_Senser2(s32 bar_alt,u16 csb_alt)

{

    u8 _cnt=0;


    data_to_send[_cnt++]=title1_send;

    data_to_send[_cnt++]=title2_send;

    data_to_send[_cnt++]=0x07;

    data_to_send[_cnt++]=0;


    data_to_send[_cnt++]=BYTE3(bar_alt);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE2(bar_alt);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(bar_alt);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(bar_alt);


    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(csb_alt);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(csb_alt);


    data_to_send[3] = _cnt-4;


    u8 sum = 0;

    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)

        sum += data_to_send[i];

    data_to_send[_cnt++] = sum;


    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);

}

/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：自定义发送

----------------------------------------------------------*/

void DT_Send_User()

{

    u8 _cnt=0;

    vs16 _temp;


    data_to_send[_cnt++]=title1_send;

    data_to_send[_cnt++]=title2_send;

    data_to_send[_cnt++]=0xf1; //用户定义功能字

    data_to_send[_cnt++]=0;


    _temp = 0;           //1

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);


    _temp = 0;           //1

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);


    _temp = 0;

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);


    _temp = 0;

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);


    data_to_send[3] = _cnt-4;


    u8 sum = 0;

    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)

        sum += data_to_send[i];


    data_to_send[_cnt++]=sum;


    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);

}


/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：任务调度调用周期1ms

----------------------------------------------------------*/

void Call_Data_transfer(void)

{

    /* 定义局部静态变量控制发送周期 */

    static int cnt = 0;

    /* cnt是从1到10000的数据 */

    if(++cnt>10000) cnt = 1;

    /* 1发送姿态数据，周期49ms */

    if((cnt % 49) == 0)

      //  f.send_status = 1;

          f.send_senser2 = 1;

    /* 2发送速度数据，周期199ms */

    if((cnt % 199) == 0)

        f.send_speed = 1;

        ...

    /* 6发送高度数据，周期399ms */

    if((cnt % 399) == 0)

     //   f.send_senser2 = 1;

          f.send_status = 1;


    /* 1发送姿态数据，周期49ms */

    if(f.send_status)

    {

        f.send_status = 0;

        /* 横滚、俯仰、航向、气压cm高度、控制高度模式、解锁状态 */

        DT_Send_Status(IMU_Roll,IMU_Pitch,IMU_Yaw,(0.1f *baro_height),height_ctrl_mode,unlocked_to_fly);

    }

    /* 2发送速度数据，周期199ms */

    else if(f.send_speed)

    {

        f.send_speed = 0;

        /* 向北速度 向西速度 向上速度 单位毫米每秒 */

        DT_Send_Speed(0.1f *north_speed,0.1f *west_speed,0.1f *wz_speed);

    }

...


    /* 6发送高度数据 */

    else if(f.send_senser2)

    {

        f.send_senser2 = 0;

        /* 发送气压计高度 超声波高度 发送单位厘米 */

        DT_Send_Senser2(baro_height*0.1f,ultra_distance/10);

    }

...

}

数据接收

那么如何对接收到的数据解析？每次接收到的数据长度是多少？

一般写个USART2_IRQHandler类似函数为接收中断，系统会自动调用每次只能接收到单字节数据，通过中断的方式调用函数DT_Data_Receive_Prepare将接收到的数据完整的组合在一起

/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：串口发送数据

 + 中断调用

----------------------------------------------------------*/

void USART2_IRQHandler(void)

{

    /* 接收数据临时变量 */

    u8 com_data;


    /* 判断过载错误中断 */

    if(USART2->SR & USART_SR_ORE)

        com_data = USART2->DR;


    /* 判断是否接收中断 */

    if( USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE) )

    {

        /* 清除中断标志 */

        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);


        /* 接收数据及后续的任务 */

        com_data = USART2->DR;


        /* 数传数据处理解析 */

        DT_Data_Receive_Prepare(com_data);

    }

接受数据过程中怎样处理接收数据的状态？如何对接收到的数据判断、校验？

通过Mooer状态机的方式： 
Mooer状态机的输出只与当前的状态有关，也就是数当前的状态决定输出，输入只决定状态机的状态改变。 
如何数据校验：当判断输入数据无效时重新等待判断下一帧数据

/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：数据接收并保存

 + 调用参数：接收到的单字节数据

----------------------------------------------------------*/

void DT_Data_Receive_Prepare(u8 data)

{

    /* 局部静态变量：接收缓存 */

    static u8 RxBuffer[50];

    /* 数据长度 *//* 数据数组下标 */

    static u8 _data_len = 0,_data_cnt = 0;

    /* 接收状态 */

    static u8 state = 0;


    /* 帧头1  一个数据帧中第一个数据并且判断是否与宏定义帧头1相等*/        

    if(state==0&&data==title1_received)

    {

        state=1;

        RxBuffer[0]=data;

    }

    /* 帧头2 一个数据帧中第二个数据并且判断是否与宏定义帧头2相等*/

    else if(state==1&&data==title2_received)

    {

        state=2;

        RxBuffer[1]=data;

    }

    /* 功能字 */

    else if(state==2&&data<0XF1)

    {

        state=3;

        RxBuffer[2]=data;

    }

    /* 长度 */

    else if(state==3&&data<50)

    {

        state = 4;

        RxBuffer[3]=data;

        _data_len = data;

        _data_cnt = 0;

    }

    /* 接收数据组*/

    else if(state==4&&_data_len>0)

    {

        _data_len--;

        RxBuffer[4+_data_cnt++]=data;

        if(_data_len==0)

            state = 5;

    }

    /* 校验累加和 */

    else if(state==5)

    {

        state = 0;

        RxBuffer[4+_data_cnt]=data;

        DT_Data_Receive_Anl(RxBuffer,_data_cnt+5);  //调用数据分析函数,总长比索引+1

    }

    /* 若有错误重新等待接收帧头 */

    else

        state = 0;

}

/*----------------------------------------------------------

 + 实现功能：数据分析

 + 调用参数：传入接受到的一个数据帧和长度

----------------------------------------------------------*/

void DT_Data_Receive_Anl(u8 *data_buf,u8 num)

{

    u8 sum = 0;

    /* 首先计算校验累加和 */

    for(u8 i=0; i<(num-1); i++)

        sum += *(data_buf+i);

    /* 判断校验累加和 若不同则舍弃*/

    if(!(sum==*(data_buf+num-1)))       return;

    /* 判断帧头 */

    if(!(*(data_buf)==title1_received && *(data_buf+1)==title2_received))       return;

    /* 判断功能字：主要命令集 */

    if(*(data_buf+2)==0X01)

    {

        /* 加速度计校准 */

        if(*(data_buf+4)==0X01)

        {

            mpu6050.Acc_CALIBRATE = 1;

            start_height=0;

        }

        /* 陀螺仪校准 */

        else if(*(data_buf+4)==0X02)

        {

            mpu6050.Gyro_CALIBRATE = 1;

            start_height=0;

        }

...

    }

    /* 判断功能字：次要命令集 */

    if(*(data_buf+2)==0X02)

    {

     ...

    }

    /* 判断功能字 接收数据 */

    if(*(data_buf+2)==0X03)

    {

   ...

    }


    /* 回传校验累加和 */

    if(*(data_buf+2)==0X14)

    {

        DT_Send_Check(*(data_buf+2),sum);

    }

    /* 回传校验累加和 */

    if(*(data_buf+2)==0X15)

    {

        DT_Send_Check(*(data_buf+2),sum);

    }

}

小结

对项目中使用的数据传输方法进行了简单总结，并且针对复杂和简单情况的通信协议进行了分析汇总，看似复杂的总线通信技术在仔细的推敲下想上手并不难，当然在工业和高要求行业的应用肯定不是这么简单，这里只是为了方便以后的学习和再利用，与大家共勉


STM32 数据传输 通信协议

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用芯币或E金币能收到POS机套件吗？

POS机套件确实是个好东西，但对于非营利性的DIY者，想利用它确实麻烦，看看投资吧 1、PCB板费。象AM3715这个CUS封装的，最起码需要4层板，一般六层。打样一次，不要埋孔也得一千多。 2、贴片。网上有提供贴片的，按每点算，1~2分，一个CPU 425个 ...…

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在别处拷贝的程序，出现了点问题，求帮助

**************************************************第一部分**************************************************** /********************************************************* 程序功能：MCU的片内ADC对P6.0端口的电压进行转换   &nb ...…

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讲解热释电红外处理电路

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