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【转】 一种串口高效收发思路及方案

2019-07-18 16:26发布

站内问答 / TI MCU
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    摘要：本文在探讨传统数据收发不足之后，介绍如何使用带FIFO的串口来减少接收中断次数，通过一种自定义通讯协议格式，给出帧打包方法；之后介绍一种特殊的串口数据发送方法，可在避免使用串口发送中断的情况下，提高系统的响应速度。1.  简介       串口由于使用简单，价格低廉，配合RS485芯片可以实现长距离、抗干扰能力强的局域网络而被广泛使用。随着产品功能的增多，需要处理的任务也越来越复杂，系统任务也越来越需要及时响应。绝大多数的现代单片机（ARM7、Cortex-M3）串口都带有一定数量的硬件FIFO，本文将介绍如何使用硬件FIFO来减少接收中断次数，提高发送效率。在此之前，先来列举一下传统串口数据收发的不足之处：
  • 每接收一个字节数据，产生一次接收中断。不能有效的利用串口硬件FIFO，减少中断次数。
  • 应答数据采用等待发送的方法。由于串行数据传输的时间远远跟不上CPU的处理时间，等待串口发送完当前字节再发送下一字节会造成CPU资源浪费，不利于系统整体响应（在1200bps下，发送一字节大约需要10ms，如果一次发送几十个字节数据，CPU会长时间处于等待状态）。
  • 应答数据采用中断发送。增加一个中断源，增加系统的中断次数，这会影响系统整体稳定性（从可靠性角度考虑，中断事件应越少越好）。
  • 针对上述的不足之处，将结合一个常用自定义通讯协议，提供一个完整的解决方案。

2.  串口FIFO       串口FIFO可以理解为串口专用的缓存，该缓存采用先进先出方式。数据接收FIFO和数据发送FIFO通常是独立的两个硬件。串口接收的数据，先放入接收FIFO中，当FIFO中的数据达到触发值（通常触发值为1、2、4、8、14字节）或者FIFO中的数据虽然没有达到设定值但是一段时间（通常为3.5个字符传输时间）没有再接收到数据，则通知CPU产生接收中断；发送的数据要先写入发送FIFO，只要发送FIFO未空，硬件会自动发送FIFO中的数据。写入发送FIFO的字节个数受FIFO最大深度影响，通常一次写入最多允许16字节。上述列举的数据跟具体的硬件有关，CPU类型不同，特性也不尽相同，使用前应参考相应的数据手册。3.  数据接收与打包       FIFO可以缓存串口接收到的数据，因此我们可以利用FIFO来减少中断次数。以NXP的lpc1778芯片为例，接收FIFO的触发级别可以设置为1、2、4、8、14字节，推荐使用8字节或者14字节，这也是PC串口接收FIFO的默认值。这样，当接收到大量数据时，每8个字节或者14个字节才会产生一次中断（最后一次接收除外），相比接收一个字节即产生一个中断，这种方法串口接收中断次数大大减少。       将接收FIFO设置为8或者14字节也十分简单，还是以lpc1778为例，只需要设置UART FIFO控制寄存器UnFCR即可。       接收的数据要符合通讯协议规定，数据与协议是密不可分的。通常我们需要将接收到的数据根据协议打包成一帧，然后交由上层处理。下面介绍一个自定义的协议帧格式，并给出一个通用打包成帧的方法。       自定义协议格式如图3-1所示。 帧 首 地址号 命令号 长 度                                        数                                 据                                       校 验
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2条回答
被大学上了四年
2019-07-19 01:21
使用例子：定义数据结构体变量：
[cpp] view plain copy
print?

  • uart_send_struct uart0_send_str;  


定义发送缓冲区：

[cpp] view plain copy
print?

  • uint8_t uart0_send_buf[UART0_SEND_LEN];  


根据使用的硬件串口，对定时处理函数做二次封装：

[cpp] view plain copy
print?

  • void uart0_send_data(void)  
  • {  
  •     uart_send_com(LPC_UART0,&uart0_send_str);  
  • }  


将封装函数uart0_send_data();放入定时器中断处理函数中；
在需要发送数据的地方，设置串口帧发送结构体变量：
[cpp] view plain copy
print?

  • uart0_send_str.send_sum_len=data_len;      //data_len为要发送的数据长度  
  • uart0_send_str.send_cur_len=0;           //固定为0  
  • uart0_send_str.send_data=uart0_send_buf;    //绑定发送缓冲区  
  • uart0_send_str.send_flag=FARME_SEND_FALG;   //设置发送标志  



5.  总结
       本文主要讨论了一种高效的串口数据收发方法，并给出了具体的代码实现。在当前处理器任务不断增加的情况下，提供了一个占用资源少，可提高系统整体性能的新的思路。

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