51单片机学习篇-- --基于51单片机的串口通信协议

开篇先说一句废话····
本旺名字叫萨摩耶，，Please 叫我旺财，，，哈哈，招财进宝嘛！

开篇

计算机按照下行数据通信协议，串口发送数据，地址为自己的学号（十六进制），单片机收到后（收到的是数据，不是地址），如果和自己的学号比较，如果相等，则延时100ms后根据自己拟定的通信协议应答，其中数据域为0xAA,如果不是自己的学号，则应答的数据域为0x55。

 单片机   ------>   计算机* 前导符 ： 2* 地址   ： 1* 功能号 ： 1* 长度   ： 1* 数据域 ： 自定* 校验 ：   1
计算机   ------>   单片机* 前导符 ： 2* 地址   ： 1* 功能号 ： 1* 长度   ： 1* 数据域 ： 自定* 校验 ：   1

项目分析

项目中自定义部分，再次说明（16进制数）
计算机 -------> 单片机部分
前导符1： 57
前导符2： 4a
地址： 0a
功能号： 01
长度： 0c（12）
数据：32 30 31 39 31 38 30 36 30 32 31 30(学号 ,ASCii码)
校验：01
单片机 -------> 计算机部分
前导符1： 57
前导符2： 4a
地址： 0a
功能号： 01
长度： 01（1）
数据：AA 或者 55（取决于判断结果）
校验：A0 或者 5F

串口通信协议

因为单片机每次收发只能是一个字节，而正常使用不会只发一个字节，而是很多字节一起，为了确保数据包的正确性，双方约定好一个数据包的每一个字节的意思（串口通讯协议）；为了统一，所以每个数据包里会大致规定。在此项目中，一个数据包中，前导字节有两位；地址一位；功能号一位；长度一位；校验位一位。题目要求接收数据要与学号比较，所以先规定学号是12个字节，即计算机发送到单片机的数据域为12个字节数据；在比较后按数据域响应 0xAA或者0x55.（判断结果）

接收部分

根据题目要求，先是计算机给单片机按照通信协议发送数据，对于单片机而言，我们先是接收。
接收时，接收的数据有不同的意思，有前导（2个字节）、地址、功能号、长度、数据、校验。每一个意思需要各自的操作，所以需要定义一个变量用表示每一个意思。

u8 RxStus = 0;

前导和地址和校验只需要判断，不需要保存起来使用；而长度，功能号需要保存起来，（长度接受数据时使用，功能号在判断功能时使用）；数据是变化的，所以定义一个数组保存。接收数据时需要判断接收了多少了，毕竟不能一直接收，所以也需要一个变量。所有的数据接收完还要给一个标志。

u8 RxLth = 0;       //长度
u8 RxFunc = 0;     //接收功能号
u8 RxBuf[16];       //接收数据数组
u8 Rxcounter = 0;  //接收数据当前个数
bit bRxFlag = 0;   //接收完成标志

因为我们是接收，所以数据不确定什么会从计算机发来，所以所有接收部分都应该在中断中处理。
步骤：

如果前导符1正确进入前导2
如果前导2正确进入地址
如果地址正确进入功能号
接收完功能号进入长度
接收完长度进入数据；如果长度为0（没有数据）进入校验
数据接收完进入校验；如果没有接收完继续接收
如果校验正确反馈接收完成标志，清空接收长度和接收数据计数
（需要校验的数据有地址、功能号、长度、所有数据域数据）

void UART_ISR(void) interrupt 4
{u8 tmp;        //用来保存每次进入接收部分的数据（前导、地址等数据）static u8 sum = 0;        //用来保存校验结果，以便于与最后校验部分比较if(RI){RI = 0;tmp = SBUF;       //保存数据switch(RxStus){       //判断此时是哪种状态case 0 : //前导if(tmp == 0x57)       //自定义前导符1，此时规定是 0x57RxStus = 1;     //进入前导符2break;              //退出判断case 1 :  //前导if(tmp == 0x4a)       //自定义RxStus = 2;break;case 2 : //地址if(tmp == 0x0a){  //自定义（题目规定学号） 10RxStus = 3;sum = tmp;       //开始校验}break;case 3 :   //功能号RxFunc = tmp;RxStus = 4;sum ^= tmp;     //校验功能号break;case 4 :   //长度RxLth = tmp;RxStus = 5;sum ^= tmp;       //校验长度if(tmp == 0)    //没有数据RxStus = 6;break;case 5 :    //数据sum ^= tmp;        //校验数据RxBuf[Rxcounter++] = tmp;if(Rxcounter >= RxLth)        //接收数据域完成RxStus = 6;break;case 6 : //校验if(tmp == sum)    //接收回来的校验数据和根据需要校验的数据进行校验后的结果比较bRxFlag = 1;    //接收完成标志置位RxStus = 0;Rxcounter = 0;break;default :RxStus = 0;Rxcounter = 0;break;}}
}

其实这个接收部分采用的状态机，而里面提到的每一个意思就是状态机里的每个状态。（长知识，嘿嘿）

比较数据是否正确及发送数据

接收部分完成，在主函数中判断接收完成标志是否置位，如果置位说明一个数据包接收完成，开始比较数据是否与学号相等，如果相等则返回数据域0xAA,否则返回0x55.

因为要发送数据，所以把所有的数据（包括前导符、地址等）保存到一个数组中，来发送。因为要比较，所以需要一个数组存放学号，发送需要发送长度，发送计数（保存当前发送个数）

u8 TxBuf[16];                    //保存所有发送数据
u8 StuNum[] = "201918060210";    //保存学号，用来比较
u8 TxLth = 0;                  //发送数据长度
u8 Txcounter = 0;              //发送数据计数

主函数步骤：

检测接收完成标志
比较数据（接收数据和学号）
计算校验结果
设置发送长度
延时100ms
开始发送数据

比较数据有两种：
1.使用C库函数 strcmp() 字符比较函数，当它相等时返回0，具体可以自行搜索查看
2. 用for循环判断，设置一标志位，如果相等标志位置位，否则标志位清除并退出循环（只要有错就跳出，不在检查剩余数据）（若使用此方法，在中断接收后，接收长度不能清零（在判断完后清空就好），或者赋给专门的变量）

TxBuf数组
------------------------------------------------
|   [0]  |   [1] | [2]|  [3] | [4] | [5]  |[6] |
------------------------------------------------
| 前导符1 |前导符2 |地址 |功能号 |长度 |数据域 |校验 |
------------------------------------------------

if(bRxFlag){                     //判断数据是否正确bRxFlag = 0;if(strcmp(RxBuf,StuNum) == 0)  //采用第一种方式比较TxBuf[5] = 0xAA;            //数据域elseTxBuf[5] = 0x55;TxBuf[6] = TxBuf[2];for(i = 3;i <= 5;i++)         //从功能号 ---> 数据域  TxBuf[6] ^= TxBuf[i];      //进行异或校验TxLth = 7;                     //0~6 数组有效长度7Delay_ms(100);SBUF = TxBuf[Txcounter++];        //开始发送
}

因为主函数开始发送，接下来要在中断中接着发

if(TI){TI = 0;if(Txcounter < TxLth){         //如果没有发完度，接着发SBUF = TxBuf[Txcounter++];}else{Txcounter = 0;              //发送完毕后，计数和长度清零TxLth = 0;}
}

因为反馈时前导、地址、功能号不变，所以可以在初始化时初始化好，所以在初始化函数中，除了串口初始化还需要添加前导、地址、功能号。

void MCU_Init()
{//串口初始化   默认方式1SCON = 0x50;TMOD &= 0x0f;TMOD |= 0x20;TH1 = TL1 = 0xfd;    //9600TR1 = 1;ES = 1;//发送数据TxBuf[0] = 0x4a;      //前导    0x4a  TxBuf[1] = 0x43;     //前导    0x43TxBuf[2] = 0x0a;       //地址    0x0a    学号：10TxBuf[3] = 0x01;       //功能号  1TxBuf[4] = 0x01;       //长度    1
}

到此，串口协议已经完成。

串口调试助手发送数据

添加测试数据时，别手残哦。手底快点昂······

接着发送即可。

理论效果是：

测试错误数据，即学号不同（学号修改后需要重新校验，步骤如上（不校验前导））

效果：

完整代码

#include "main.h"u8 RxBuf[16];
u8 TxBuf[16];
u8 StuNum[] = "201918060210";
bit bRxFlag = 0;
u8 RxLth = 0;
u8 TxLth = 0;
u8 Rxcounter = 0;
u8 Txcounter = 0;
u8 RxStus = 0;
u8 RxFunc = 0;void main(void)
{u8 i;MCU_Init();EA = 1;while(1){if(bRxFlag){      //判断数据是否正确bRxFlag = 0;if(strcmp(RxBuf,StuNum) == 0)TxBuf[5] = 0xAA;     //数据域elseTxBuf[5] = 0x55;TxBuf[6] = TxBuf[2];for(i = 3;i <= 5;i++)TxBuf[6] ^= TxBuf[i];TxLth = 7;Delay_ms(100);SBUF = TxBuf[Txcounter++];}}
}void UART_ISR(void) interrupt 4
{u8 tmp;static u8 sum = 0;if(RI){RI = 0;tmp = SBUF;switch(RxStus){case 0 :   //前导if(tmp == 0x57)RxStus = 1;break;case 1 : //前导if(tmp == 0x4a)RxStus = 2;break;case 2 : //地址if(tmp == 0x0a){  //10RxStus = 3;sum = tmp;}break;case 3 :  //功能号RxFunc = tmp;RxStus = 4;sum ^= tmp;break;case 4 :   //长度RxLth = tmp;RxStus = 5;sum ^= tmp;if(tmp == 0) //没有数据RxStus = 6;break;case 5 :    //数据RxBuf[Rxcounter++] = tmp;sum ^= tmp;if(Rxcounter >= RxLth)RxStus = 6;break;case 6 :    //校验if(tmp == sum)bRxFlag = 1;RxStus = 0;Rxcounter = 0;break;default :RxStus = 0;Rxcounter = 0;break;}}if(TI){TI = 0;if(Txcounter < TxLth){SBUF = TxBuf[Txcounter++];}else{Txcounter = 0;TxLth = 0;}}
}void MCU_Init()
{//串口初始化   默认方式1SCON = 0x50;TMOD &= 0x0f;TMOD |= 0x20;TH1 = TL1 = 0xfd;    //9600TR1 = 1;ES = 1;TxBuf[0] = 0x4a;        //前导    0x4a  TxBuf[1] = 0x43;     //前导    0x43TxBuf[2] = 0x0a;       //地址    0x0a    学号：10TxBuf[3] = 0x01;       //功能号  1TxBuf[4] = 0x01;       //长度    1
}void Delay_ms(u16 ms)
{unsigned char i, j;while(ms--){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}
}