07：串口通信(二)：收发数据包

ops/2025/2/19 10:33:18/

1、数据包

  我们使用上位机个单片机发送数据包时，规定包头和包尾，将我们需要发送的数据放在中间，数据的长度我们也可以自己规定。一般情况下HEX数据包我们使用固定长度数据包。而文本数据包使用是可变长度数据包。在这里插入图片描述在这里插入图片描述

2、HEX数据包

2.1、HEX固定数据包收发

在这里插入图片描述①UART.c文件的代码如下

/*** 串口初始化,且开启中断* 参数：波特率*/
void UART_It_Init(unsigned int Baud)
{/* 串口寄存器的配置 */PCON &= 0x3F;	//PCON = 00xx xxxxSCON &= 0x0F;SCON |= 0x50;	//SCON = 0101 xxxx/* 配置T1的寄存器 */TMOD &= 0x0F;TMOD |= 0x20;	//TOMD = 0010 xxxxTH1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率TL1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率ET1 = 0;		//关闭T1溢出中断TR1 = 1;		//使能T1/* 使能串口中断 */ES = 1;			//使能串口中断EA = 1;			//使能中断总开关
}/***********中断服务函数*************/
/*** 中断服务函数*/
unsigned char Buffer[BUFF_Len];	//固定数据包缓存区
unsigned char Index = 0;		//缓存区索引
unsigned char Flag2 = 0;
void UART_Routine(void) interrupt 4
{	static unsigned char Status = 0;//状态机变量unsigned char ReceiveData;/* 若接收数据完成中断 RI = 1*/if(RI){RI = 0;ReceiveData = SBUF;/* 使用状态机对数据包进行处理 */switch(Status){case 0:if(ReceiveData == 0xFF)//是帧头0xFF{Status = 1;//改变状态变量Index = 0;}else{Status = 0;//不是帧头}break;case 1:Buffer[Index++] = ReceiveData;//接收数据if(Index >= BUFF_Len){Status = 2;//改变状态变量}break;case 2:if(ReceiveData == 0xFE)//判断是否位帧尾0xFE{Flag2 = 1;//将标志位置1}else{memset(Buffer,0,4);//清空数据包缓存区}Status = 0;break;	}}
}

②UART.h文件的代码如下

#ifndef __UART_H
#define __UART_H#include <reg51.h>		//包含51头文件，里面全是寄存器地址
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BUFF_Len 4void UART_Init(unsigned int Baud);//串口初始化
void Send_Char(unsigned char ch);//发送一个字节的数据
void Send_Array(unsigned char* Array,unsigned char Len);//发送多个字节的数据
void Send_String(unsigned char* str);//发送字符串
char putchar(char ch);//printf()重定向void UART_It_Init(unsigned int Baud);//串口初始化(使能中断)extern unsigned char Buffer[BUFF_Len];
extern unsigned char Flag2;#endif

③main.c文件的代码如下

#include "UART.h"void main(void)
{UART_It_Init(9600);		//9600波特率while(1){if(Flag2)			//Flag = 1,数据处理完成{Flag2 = 0;Send_Array(Buffer,BUFF_Len);//将数据发送出去}}
}

在这里插入图片描述

2.2、HEX可变数据包收发

①UART.c文件的代码如下

/*** 串口初始化,且开启中断* 参数：波特率*/
void UART_It_Init(unsigned int Baud)
{/* 串口寄存器的配置 */PCON &= 0x3F;	//PCON = 00xx xxxxSCON &= 0x0F;SCON |= 0x50;	//SCON = 0101 xxxx/* 配置T1的寄存器 */TMOD &= 0x0F;TMOD |= 0x20;	//TOMD = 0010 xxxxTH1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率TL1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率ET1 = 0;		//关闭T1溢出中断TR1 = 1;		//使能T1/* 使能串口中断 */ES = 1;			//使能串口中断EA = 1;			//使能中断总开关
}/***********中断服务函数*************/
/*** 中断服务函数*/
unsigned char Buffer[BUFF_Len];	//固定数据包缓存区
unsigned char Index = 0;		//缓存区索引
unsigned char Flag2 = 0;
void UART_Routine(void) interrupt 4
{	static unsigned char Status = 0;//状态机变量unsigned char ReceiveData;/* 若接收数据完成中断 RI = 1*/if(RI){RI = 0;ReceiveData = SBUF;/* 使用状态机对数据包进行处理 */switch(Status){case 0:if(ReceiveData == 0xFF)//是帧头0xFF{Status = 1;	//改变状态变量Index = 0;}else{Status = 0;	//不是帧头}break;case 1:if(ReceiveData == 0xFE)//判断是否为帧尾{Status = 0;	//改变状态变量Flag2 = 1;	//将标志位置1}else//不是帧尾{Buffer[Index++] = ReceiveData;//对数据进行处理}break;}}
}

②UART.h文件的代码如下

#ifndef __UART_H
#define __UART_H#include <reg51.h>		//包含51头文件，里面全是寄存器地址
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BUFF_Len 10void UART_Init(unsigned int Baud);//串口初始化
void Send_Char(unsigned char ch);//发送一个字节的数据
void Send_Array(unsigned char* Array,unsigned char Len);//发送多个字节的数据
void Send_String(unsigned char* str);//发送字符串
char putchar(char ch);//printf()重定向void UART_It_Init(unsigned int Baud);//串口初始化(使能中断)extern unsigned char Buffer[BUFF_Len];
extern unsigned char Flag2;
extern unsigned char Index;#endif

③main.c文件的代码如下

#include "UART.h"void main(void)
{UART_It_Init(9600);		//9600波特率while(1){if(Flag2)			//Flag = 1,数据处理完成{Flag2 = 0;Send_Array(Buffer,Index);//将数据发送出去}}
}

在这里插入图片描述

3、文本数据包

3.1、文本定长数据包收发

①UART.c文件的代码如下

/*** 串口初始化,且开启中断* 参数：波特率*/
void UART_It_Init(unsigned int Baud)
{/* 串口寄存器的配置 */PCON &= 0x3F;	//PCON = 00xx xxxxSCON &= 0x0F;SCON |= 0x50;	//SCON = 0101 xxxx/* 配置T1的寄存器 */TMOD &= 0x0F;TMOD |= 0x20;	//TOMD = 0010 xxxxTH1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率TL1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率ET1 = 0;		//关闭T1溢出中断TR1 = 1;		//使能T1/* 使能串口中断 */ES = 1;			//使能串口中断EA = 1;			//使能中断总开关
}/***********中断服务函数*************/
/*** 中断服务函数*/
unsigned char Buffer[BUFF_Len];	//固定数据包缓存区
unsigned char Index = 0;		//缓存区索引
unsigned char Flag2 = 0;
void UART_Routine(void) interrupt 4
{	static unsigned char Status = 0;//状态机变量unsigned char ReceiveData;/* 若接收数据完成中断 RI = 1*/if(RI){RI = 0;ReceiveData = SBUF;/* 使用状态机对数据包进行处理 */switch(Status){case 0:if(ReceiveData == '@')//是帧头'@'{Status = 1;	//改变状态变量Index = 0;}else{Status = 0;	//不是帧头}break;case 1:Buffer[Index++] = ReceiveData;//对数据进行处理if(Index >= 4){Status = 2;}break;case 2://判断是否为'\r'if(ReceiveData == '\r'){Status = 3;}else{Status = 0;memset(Buffer,0,4);//将缓冲区的数据清空}break;case 3://判断是否为'\n'if(ReceiveData == '\n'){Flag2 = 1;}else{memset(Buffer,0,4);//将缓冲区的数据清空}Status = 0;break;}}
}

②UART.h文件的代码如下

#ifndef __UART_H
#define __UART_H#include <reg51.h>		//包含51头文件，里面全是寄存器地址
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BUFF_Len 4void UART_Init(unsigned int Baud);//串口初始化
void Send_Char(unsigned char ch);//发送一个字节的数据
void Send_Array(unsigned char* Array,unsigned char Len);//发送多个字节的数据
void Send_String(unsigned char* str);//发送字符串
char putchar(char ch);//printf()重定向void UART_It_Init(unsigned int Baud);//串口初始化(使能中断)extern unsigned char Buffer[BUFF_Len];
extern unsigned char Flag2;
extern unsigned char Index;#endif

③main.c文件的代码如下

#include "UART.h"void main(void)
{UART_It_Init(9600);		//9600波特率while(1){if(Flag2)			//Flag = 1,数据处理完成{Flag2 = 0;Send_Array(Buffer,Index);//将数据发送出去}}
}

在这里插入图片描述

3.2、文本变长数据包收发

在这里插入图片描述
①UART.c文件的代码如下

/*** 串口初始化,且开启中断* 参数：波特率*/
void UART_It_Init(unsigned int Baud)
{/* 串口寄存器的配置 */PCON &= 0x3F;	//PCON = 00xx xxxxSCON &= 0x0F;SCON |= 0x50;	//SCON = 0101 xxxx/* 配置T1的寄存器 */TMOD &= 0x0F;TMOD |= 0x20;	//TOMD = 0010 xxxxTH1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率TL1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率ET1 = 0;		//关闭T1溢出中断TR1 = 1;		//使能T1/* 使能串口中断 */ES = 1;			//使能串口中断EA = 1;			//使能中断总开关
}/***********中断服务函数*************/
/*** 中断服务函数*/
unsigned char Buffer[BUFF_Len];	//固定数据包缓存区
unsigned char Index = 0;		//缓存区索引
unsigned char Flag2 = 0;
void UART_Routine(void) interrupt 4
{	static unsigned char Status = 0;//状态机变量unsigned char ReceiveData;/* 若接收数据完成中断 RI = 1*/if(RI){RI = 0;ReceiveData = SBUF;/* 使用状态机对数据包进行处理 */switch(Status){case 0:if(ReceiveData == '@')//是帧头'@'{Status = 1;	//改变状态变量Index = 0;}else{Status = 0;	//不是帧头}break;case 1:   if(ReceiveData == '\r')//接收的数据为\r,那么判断第二个数据是否为\n{Status = 2;//状态置2}else{Buffer[Index++] = ReceiveData;//对数据进行处理 }break;   case 2:if(ReceiveData == '\n')//若再次接收的数据是\n{Flag2 = 1;//则代表接收结束Buffer[Index++] = '\0';//给接收到的数据添加结束符Status = 0;		//准备第二轮的接收}else//若数据不是\n{Buffer[Index++] = '\r';//将上一次的\r存储在缓冲区中Buffer[Index++] = ReceiveData;//将这一次接收到的数据存储在缓冲区中Status = 1;//状态置1}break;}}
}

②UART.h文件的代码如下

#ifndef __UART_H
#define __UART_H#include <reg51.h>		//包含51头文件，里面全是寄存器地址
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BUFF_Len 4void UART_Init(unsigned int Baud);//串口初始化
void Send_Char(unsigned char ch);//发送一个字节的数据
void Send_Array(unsigned char* Array,unsigned char Len);//发送多个字节的数据
void Send_String(unsigned char* str);//发送字符串
char putchar(char ch);//printf()重定向void UART_It_Init(unsigned int Baud);//串口初始化(使能中断)extern unsigned char Buffer[BUFF_Len];
extern unsigned char Flag2;
extern unsigned char Index;#endif

③main.c文件的代码如下

#include "UART.h"void main(void)
{UART_It_Init(9600);		//9600波特率while(1){if(Flag2)			//Flag = 1,数据处理完成{Flag2 = 0;Send_String(Buffer);//将数据发送出去}}
}

在这里插入图片描述

4、定时器中断超时数据包收发

在这里插入图片描述
通过定时器中断计数延时来判断数据包是否完整。通过判断接收到数据包后面的超时时间，来辨别数据包是否接受完整。例如：规定数据包的间隔为10ms。上位机发送4个字节的数据包。单片机接受到4个字节后，通过定时器中断计数，若在10ms后没有在接受到数据，那么这个数据包就是4个字节的数据。时间的间隔 > 1/波特率 * 数据帧位个数
①UART.c文件的代码如下

/*** 串口初始化,且开启中断* 参数：波特率*/
void UART_It_Init(unsigned int Baud)
{/* 串口寄存器的配置 */PCON &= 0x3F;	//PCON = 00xx xxxxSCON &= 0x0F;SCON |= 0x50;	//SCON = 0101 xxxx/* 配置T1的寄存器 */TMOD &= 0x0F;TMOD |= 0x20;	//TOMD = 0010 xxxxTH1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率TL1 = 256 - (28800/Baud);//配置波特率ET1 = 0;		//关闭T1溢出中断TR1 = 1;		//使能T1/* 使能串口中断 */ES = 1;			//使能串口中断EA = 1;			//使能中断总开关
}/***********中断服务函数*************/
/*** 中断服务函数*/
unsigned char Buffer[BUFF_Len];	//固定数据包缓存区
unsigned char Index = 0;		//缓存区索引
unsigned char Flag2 = 0;
unsigned char start_time = 0;
unsigned char time_cnt = 0;
void UART_Routine(void) interrupt 4
{	unsigned char ReceiveData;/* 若接收数据完成中断 RI = 1*/if(RI){start_time = 1;//打开软件定时器开始计数RI = 0;Buffer[Index++] = SBUF;//对数据进行处理if(Index >= BUFF_Len)//数据缓存区满了{Index = BUFF_Len;}time_cnt = 0;//接收一位数据，让它置0，不让定时器中断让它变大}
}

②UART.h文件的代码如下

#ifndef __UART_H
#define __UART_H#include <reg51.h>		//包含51头文件，里面全是寄存器地址
#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BUFF_Len 4void UART_Init(unsigned int Baud);//串口初始化
void Send_Char(unsigned char ch);//发送一个字节的数据
void Send_Array(unsigned char* Array,unsigned char Len);//发送多个字节的数据
void Send_String(unsigned char* str);//发送字符串
char putchar(char ch);//printf()重定向void UART_It_Init(unsigned int Baud);//串口初始化(使能中断)extern unsigned char Buffer[BUFF_Len];
extern unsigned char Flag2;
extern unsigned char Index;#endif

③time.c文件的代码如下

#include "Time.h"/*** 定时器T0的初始化，且开启中断*/
void Time0It_Init(void)
{/* 设置T0的计数器为16，且时钟来源为晶振 TMOD = xxxx 0001 */TMOD &= 0xF0;			//将低4位置0TMOD |= 0x01;			//最低位置1/* 设置定时计数器的初始值,定时1ms */TH0 = ((65536 - 1000) >> 8);TL0 = (65536 - 1000) & 0x00FF;/* 启动T0 */TF0 = 0;				//清除标志位TR0 = 1;/* 开启中断 */ET0 = 1;				//使能定时器溢出中断EA = 1;					//开启总开关
}/********中断服务函数*******/
/*** T0的中断服务函数*/
extern unsigned char Flag2;
extern unsigned char start_time; 
extern unsigned char time_cnt;
void Time0_Rountine(void) interrupt 1
{	//这里不用清除标志位，硬件会自动清除TH0 = ((65536 - 1000) >> 8);TL0 = (65536 - 1000) & 0x00FF;if(start_time == 1)//表示串口开始接收数据{time_cnt++;if(time_cnt >= 10)//表示串口没有在接收数据了{start_time = 0;//关闭软件定时器time_cnt = 0;Flag2 = 1;}}
}

④main.c文件的代码如下

#include "UART.h"
#include "Time.h"void main(void)
{UART_It_Init(9600);		//9600波特率Time0It_Init();while(1){if(Flag2)			//Flag = 1,数据处理完成{Flag2 = 0;Send_Array(Buffer,Index);//将数据发送出去Index = 0;memset(Buffer,0,Index);//清除缓存区}}
}

在这里插入图片描述


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