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  • 設計封裝串口數(shù)據(jù)通信論文

    時間:2024-07-22 02:26:17 通信工程畢業(yè)論文 我要投稿
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    設計封裝串口數(shù)據(jù)通信論文

      1協(xié)議的設計

    設計封裝串口數(shù)據(jù)通信論文

      1.1數(shù)據(jù)報格式

      數(shù)據(jù)報分為報文頭部和數(shù)據(jù)部兩部分,其格式如圖2所示。報文頭部由6字節(jié)組成,第1、2字節(jié)AB表示報文長度,即報文頭部長度加上數(shù)據(jù)部長度;第3、4字節(jié)CD表示整個報文的校驗和;第5、6字節(jié)XX表示應答ACK;第7、8字節(jié)GH表示報文序號。數(shù)據(jù)報長度AB范圍為0~65535,所以一個報文最大為8KB。數(shù)據(jù)部長度等于報文長度(AB)減去報文頭長度(8B)。2.2數(shù)據(jù)處理與報文處理數(shù)據(jù)處理包括分割上層應用提供的數(shù)據(jù),以及從報文還原拼接數(shù)據(jù);報文處理包括格式化報文以提供給串口發(fā)送以及從串口讀取報文、校驗報文、提取數(shù)據(jù)。

      1.2.1數(shù)據(jù)分割

      協(xié)議從應用程序接口獲取應用程序提供的數(shù)據(jù)并以流式數(shù)據(jù)寫入發(fā)送方數(shù)據(jù)緩沖區(qū);然后以事先設定的數(shù)據(jù)分割長度取數(shù)據(jù),長度不足的部分則全部取出,取數(shù)據(jù)指針移動相應距離。

      1.2.2報文組裝

      報文的組裝過程如下:

     。1)計算取出數(shù)據(jù)的長度,填入報文第1、2字節(jié);

      (2)報文第3~6字節(jié)全部置0;

     。3)計算報文序號GH;

     。4)計算校驗和,從第1字節(jié)開始,每兩個字節(jié)為一個單元進行分割,末尾不足兩字節(jié)則在其后補0,再將這些單元進行二進制反碼求和,結果存在檢驗和字段中第3、4字節(jié);

     。5)將取出的數(shù)據(jù)接在報文頭部后面,將整個報文寫入報文緩沖區(qū)。

      1.2.3報文拆分

      報文拆分的具體步驟如下:

     。1)從報文緩沖區(qū)按報文長度獲取報文數(shù)據(jù);

      (2)計算校驗和,方法同報文組裝里的計算方法:如果校驗和不為0xFFFF,則傳輸過程中發(fā)生差錯,丟棄此報文;如果校驗和為0xFFFF,取出報文長度及報文序號,計算數(shù)據(jù)部長度,取出數(shù)據(jù)。

      1.2.4數(shù)據(jù)拼接

      將從報文取出的數(shù)據(jù)填入接收方數(shù)據(jù)緩沖區(qū),寫數(shù)據(jù)指針移動相應距離;接收完最后一個數(shù)據(jù)后,協(xié)議將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)提供給上層應用程序,寫數(shù)據(jù)指針恢復初始值。

      1.3數(shù)據(jù)報傳輸過程

      數(shù)據(jù)報傳輸情況分為考慮定時器超時和不考慮定時器超時兩種,定時器超時處理應屬于中斷調用。

      1.3.1傳輸過程數(shù)據(jù)報傳輸過程如下:

      (1)在進行數(shù)據(jù)報傳輸前,發(fā)送方將數(shù)據(jù)分割并裝進報文,ACK置為0x0000,計算報文序號,再將報文送入報文緩沖區(qū)。

     。2)開始發(fā)送時,串口按已經設定的工作方式和波特率工作,從報文緩沖區(qū)獲取報文數(shù)據(jù)并發(fā)送。

      (3)發(fā)送方發(fā)送完畢一個數(shù)據(jù)報后,停止發(fā)送,啟動定時器計時,準備接收響應。

      (4)接收方串口接收數(shù)據(jù)并填入報文緩沖區(qū)。

      (5)接收方從報文緩沖區(qū)獲取報文數(shù)據(jù),進行校驗:

     、偃艚邮辗叫r灲Y果為正確,則取出數(shù)據(jù);若接收的ACK=0x0011并且收到的序號等于前面一個報文的序號,則將數(shù)據(jù)覆蓋到前一塊數(shù)據(jù),否則將數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)緩沖區(qū);記錄報文序號,發(fā)送數(shù)據(jù)部為空、ACK=0x1111的報文。

     、谌艚邮辗叫r灲Y果為錯誤,則丟棄數(shù)據(jù)報,發(fā)送數(shù)據(jù)部為空、ACK=0x1110的報文,通知發(fā)送方重發(fā)。

      (6)接收方每次處理完數(shù)據(jù)報均初始化并啟動定時器計時,剛收到數(shù)據(jù)報時關閉定時器。

     。7)發(fā)送方收到響應報文,校驗通過則關閉定時器,獲取ACK,若ACK=0x1111,則發(fā)送下一個數(shù)據(jù)報;若ACK=0x1110,則重發(fā)當前數(shù)據(jù)報(ACK置0x0011)。如果校驗不通過就丟棄此數(shù)據(jù)報,仍保持定時器計時。

     。8)雙方重復以上步驟直到最后一個報文發(fā)送完畢。

     。9)發(fā)送方發(fā)送最后一個報文完成后,發(fā)送數(shù)據(jù)部為空、ACK=0x0001的報文提示數(shù)據(jù)傳輸完畢,若此報文發(fā)送后收到重傳響應,則重發(fā)此數(shù)據(jù)報(ACK仍置0x0001)。

      1.3.2定時器超時處理

      若發(fā)送方定時器達到發(fā)送方超時等待時間仍未收到響應報文,則重傳當前數(shù)據(jù)報(ACK置0x0011),連續(xù)超時三次還沒收到應答則停止發(fā)送數(shù)據(jù)報,清空報文緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū),并向應用程序返回通信失敗。若接收方定時器達到接收方超時等待時間仍未收到報文,清空報文緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū),關閉定時器,并向上層應用程序返回通信失敗。

      2結論

      本文所設計的協(xié)議封裝串口通信是為了更方便和安全地傳送數(shù)據(jù),從上文可以看到,在發(fā)送大數(shù)據(jù)報時,串口的速度其實不高,而本協(xié)議若需控制在毫秒級的處理,所發(fā)數(shù)據(jù)不能超過1192B。報文長度字節(jié)AB范圍為0~65535,故每個報文大小為8B~8KB,數(shù)據(jù)部大小為0~8184B,所以數(shù)據(jù)分割范圍為0~8184B。故本協(xié)議更適用于小數(shù)據(jù)量傳送,比如在信號采集后的數(shù)據(jù)傳送等,傳輸一個雙精度浮點數(shù)需要14ms左右。

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