第39节：判断数据头来接收一串数据的串口通用程序框架

从业近十年!手把手教你单片机程序框架 第39讲

开场白：

上一节讲了判断数据尾的程序框架，但是在大部分的项目中，都是通过判断数据头来接收数据的，这一节要教会大家两个知识点：

第一个：如何在已经接收到的一串数据中解析数据头协议并且提取有效数据。

第二个：无论是判断数据头还是判断数据尾，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。

具体内容，请看源代码讲解。

(1)硬件平台：

基于朱兆祺51单片机学习板。

(2)实现功能：

波特率是：9600 。

通讯协议：EB 00 55 XX YY

加无效填充字节后,上位机实际上应该发送：00 EB 00 55 XX YY

其中第1位00是无效填充字节，防止由于硬件原因丢失第一个字节。

其中第2,3,4位EB 00 55就是数据头

后2位XX YY就是有效数据

任意时刻，单片机从电脑“串口调试助手”上位机收到的一串数据中，只要此数据中包含关键字EB 00 55 ，并且此关键字后面两个字节的数据XX YY 分别为01 02,那么蜂鸣器鸣叫一声表示接收的数据头和有效数据都是正确的。

(3)源代码讲解如下：

#include "REG52.H"

#define const_voice_short 40 //蜂鸣器短叫的持续时间

#define const_rc_size 10 //接收串口中断数据的缓冲区数组大小

#define const_receive_time 5 //如果超过这个时间没有串口数据过来，就认为一串数据已经全部接收完，这个时间根据实际情况来调整大小

void initial_myself(void);

void initial_peripheral(void);

void delay_long(unsigned int uiDelaylong);

void T0_time(void); //定时中断函数

void usart_receive(void); //串口接收中断函数

void usart_service(void); //串口服务程序,在main函数里

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口

unsigned int uiSendCnt=0; //用来识别串口是否接收完一串数据的计时器

unsigned char ucSendLock=1; //串口服务程序的自锁变量，每次接收完一串数据只处理一次

unsigned int uiRcregTotal=0; //代表当前缓冲区已经接收了多少个数据

unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中断数据的缓冲区数组

unsigned int uiRcMoveIndex=0; //用来解析数据协议的中间变量

unsigned int uiVoiceCnt=0; //蜂鸣器鸣叫的持续时间计数器

void main()

{

initial_myself();

delay_long(100);

initial_peripheral();

while(1)

{

usart_service(); //串口服务程序

}

}

void usart_service(void) //串口服务程序,在main函数里

{

/* 注释一：

* 识别一串数据是否已经全部接收完了的原理:

* 在规定的时间里，如果没有接收到任何一个字节数据，那么就认为一串数据被接收完了，然后就进入数据协议

* 解析和处理的阶段。这个功能的实现要配合定时中断，串口中断的程序一起阅读，要理解他们之间的关系。

*/

if(uiSendCnt>=const_receive_time&&ucSendLock==1) //说明超过了一定的时间内，再也没有新数据从串口来

{

ucSendLock=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

//下面的代码进入数据协议解析和数据处理的阶段

uiRcMoveIndex=0; //由于是判断数据头，所以下标移动变量从数组的0开始向最尾端移动

/* 注释二：

* 判断数据头，进入循环解析数据协议必须满足两个条件:

* 第一：最大接收缓冲数据必须大于一串数据的长度(这里是5。包括2个有效数据，3个数据头)

* 第二：游标uiRcMoveIndex必须小于等于最大接收缓冲数据减去一串数据的长度(这里是5。包括2个有效数据，3个数据头)

*/

while(uiRcregTotal>=5&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-5))

{

if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+0]==0xeb&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+1]==0x00&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+2]==0x55) //数据头eb 00 55的判断

{

if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+3]==0x01&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+4]==0x02) //有效数据01 02的判断

{

uiVoiceCnt=const_voice_short; //蜂鸣器发出声音，说明数据头和有效数据都接收正确

}

break; //退出循环

}

uiRcMoveIndex++; //因为是判断数据头，游标向着数组最尾端的方向移动

}

uiRcregTotal=0; //清空缓冲的下标，方便下次重新从0下标开始接受新数据

}

}

void T0_time(void) interrupt 1 //定时中断

{

TF0=0; //清除中断标志

TR0=0; //关中断

if(uiSendCnt

{

uiSendCnt++; //表面上这个数据不断累加，但是在串口中断里，每接收一个字节它都会被清零，除非这个中间没有串口数据过来

ucSendLock=1; //开自锁标志

}

if(uiVoiceCnt!=0)

{

uiVoiceCnt--; //每次进入定时中断都自减1，直到等于零为止。才停止鸣叫

beep_dr=0; //蜂鸣器是PNP三极管控制，低电平就开始鸣叫。

}

else

{

; //此处多加一个空指令，想维持跟if括号语句的数量对称，都是两条指令。不加也可以。

beep_dr=1; //蜂鸣器是PNP三极管控制，高电平就停止鸣叫。

}

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

TR0=1; //开中断

}

void usart_receive(void) interrupt 4 //串口接收数据中断

{

if(RI==1)

{

RI = 0;

++uiRcregTotal;

if(uiRcregTotal>const_rc_size) //超过缓冲区

{

uiRcregTotal=const_rc_size;

}

ucRcregBuf[uiRcregTotal-1]=SBUF; //将串口接收到的数据缓存到接收缓冲区里

uiSendCnt=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。

}

else //我在其它单片机上都不用else这段代码的，可能在51单片机上多增加" TI = 0;"稳定性会更好吧。

{

TI = 0;

}

}

void delay_long(unsigned int uiDelayLong)

{

unsigned int i;

unsigned int j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<500;j++) //内嵌循环的空指令数量

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

}

void initial_myself(void) //第一区 初始化单片机

{

beep_dr=1; //用PNP三极管控制蜂鸣器，输出高电平时不叫。

//配置定时器

TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

//配置串口

SCON=0x50;

TMOD=0X21;

TH1=TL1=-(11059200L/12/32/9600); //这段配置代码具体是什么意思，我也不太清楚，反正是跟串口波特率有关。

TR1=1;

}

void initial_peripheral(void) //第二区 初始化外围

{

EA=1; //开总中断

ES=1; //允许串口中断

ET0=1; //允许定时中断

TR0=1; //启动定时中断

}

总结陈词：

这一节讲了常用的判断数据头来接收一串数据的程序框架，但是在很多项目中，仅仅靠判断数据头还是不够的，必须要有更加详细的通讯协议，比如可以包含数据类型，有效数据长度，有效数据，数据校验的通讯协议。这样的程序该怎么写?欲知详情，请听下回分解-----常用的自定义串口通讯协议。