51单片机

单片机串口环形缓冲区进行数据帧接收和处理的问题

2020-01-19 19:38发布

站内问答 / 51单片机
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设计目标：
1. 单片机时钟10MHz，串口波特率115200
2. 由于波特率较高，串口必须采用中断方式接收
3. 串口接受完数据必须对数据进行解帧，即判断出帧头和帧尾，这部分放while循环里面处理

搜索了下，发现下面的代码比较符合要求
但是根据信息有几个问题
1. UART_Receive_Size在中断函数和一般函数都出现，会产生其真实值被中断后覆盖掉的问题，导致值出错（最终结果是有可能丢帧）
2. 可不可以不用UART_Receive_Size，而是定义两个指针，分别指向接收位置和处理位置，则缓冲区的满（full）
    不用UART_Receive_Size进行判断，而是利用这两个指针的关系进行判断。这样子可以避免问题1？（）
3. 求测试过的健壮性好的代码，谢谢


  1. //系统可修改参数宏定义
  2. #define BUFFER_SIEZ 64
  3. //控制命令定义
  4. #define COMMUNCIATE 0
  5. #define SET_SYSTEM_CAL_FULL 1
  6. #define SET_SYSTEM_CAL_MV_V 2
  7. #define SET_SYSTEM_OL 3
  8. #define SET_POWER_OFF_TIME 4 //设定系统关机时间
  9. #define READ_SYSTEM_DATA 5

  11. //变量定义
  12. //串口缓冲区 建立一个环形缓冲区，收发
  13. unsigned char xdata UART_Receive_Size=0;//串口缓冲区接收字节数
  14. unsigned char xdata UART_Receive_First=0;//串口缓冲区接收字节开始位置
  15. unsigned char xdata UART_Read_First=0;
  16. unsigned char xdata UART_Buffer[BUFFER_SIEZ];//串口缓冲区
  17. unsigned char xdata UART_Send_Byte_Ok=0;//发送一字节成功
  18. //中断处理
  19. //串口初始化根据自己的单片机写就行
  20. void UART0_Interrupt (void) interrupt 4  
  21. {
  22.    if(RI0)                         //如果是发中断,返回
  23.    {   
  24.      RI0=0;  //清除中断标志
  25.      if(UART_Receive_Size<=BUFFER_SIEZ)//缓冲区未满，装载数据
  26.      {
  27.        UART_Buffer[UART_Receive_First++]=SBUF0;
  28.        UART_Receive_Size++;//串口缓冲区接收字节数
  29.        if(UART_Receive_First>=BUFFER_SIEZ)//循环装入缓冲区
  30.          UART_Receive_First = 0;
  31.      }
  32.    }
  33.   if(TI0)
  34.   {         
  35.     TI0=0;
  36.    UART_Send_Byte_Ok=1;
  37.   }
  38. }

  40. //在缓冲区中读取一帧数据
  41. void Do_Commend()
  42. {
  43.   unsigned char Buf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//帧数据缓冲区
  44.   unsigned char i=0;
  45.   unsigned char data_packge_flag=0;
  46.   
  47.   if(UART_Receive_Size>=8)//缓冲区字节数大于等于一个包字节数
  48.   {
  49.     while(UART_Receive_Size!=0)//寻找帧数据头
  50.     {
  51.          if(UART_Buffer[UART_Read_First]==0xaa)
  52.          {
  53.            if(UART_Read_First+7<BUFFER_SIEZ)
  54.            {
  55.               if(UART_Buffer[UART_Read_First+7]==0x55)
  56.               {
  57.                data_packge_flag=1;
  58.                break;
  59.               }
  60.            }
  61.            else
  62.            {
  63.               if(UART_Buffer[7-(BUFFER_SIEZ-UART_Read_First)]==0x55)
  64.               data_packge_flag=1;
  65.               break;
  66.            }
  67.          }
  68.          UART_Read_First++;
  69.          if(UART_Read_First>=BUFFER_SIEZ)//环形 缓冲区折行
  70.          UART_Read_First=0;
  71.          UART_Receive_Size--;
  72.     }
  73.     if(data_packge_flag==1)//寻找到枕头
  74.     {
  75.        for(i=0;i<8;i++)//读取帧数据
  76.        {
  77.           Buf=UART_Buffer[UART_Read_First];
  78.           UART_Receive_Size--;
  79.           UART_Read_First++;
  80.           if(UART_Read_First>=BUFFER_SIEZ)//环形 缓冲区折行
  81.             UART_Read_First=0;
  82.        }
  83.        data_packge_flag=0;
  84.     }
  85.     if(Buf[7]==0x55&&Buf[0]==0xaa)  //接收到一个正确的数据包
  86.     {
  87.           switch(Buf[1])
  88.           {
  89.             ...
  90.           }
  91.         }
  92.   }
  93. }
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18条回答
rain73
1楼-- · 2020-01-19 21:31
以前有段时间研究过这个，心得就是要好的效果，必须加大接收/发送的buffers，以及加快数据的处理时间。
环形缓冲区的样子有点像贪吃蛇，蛇头和蛇尾撞上了必然出错。解决办法就是要判断蛇头和蛇尾的距离，一
旦距离过小，蛇头要暂停接收数据，等待蛇尾取走数据，等距离拉开了就继续。

以下是以前记录的数据：
* 把接收的字节立即回显，接收无缓冲，发送经缓冲区：
   8字节缓冲区，能正确接收并回显大约4KB；
  16字节缓冲区，能正确接收并回显大约9KB；
  32字节缓冲区，能正确接收并回显大约18KB；
Ray______
2楼-- · 2020-01-19 22:25
 精彩回答 2  元偷偷看……
Ray______
3楼-- · 2020-01-20 03:44
然后定义一个指针，遍历寻找帧头，找到头后直接判断尾是否相等，帧尾正确则找到了数据入口，就可以用数组处理数据了
ziruo2002ab
4楼-- · 2020-01-20 07:51
Ray______ 发表于 2015-9-26 16:08
然后定义一个指针，遍历寻找帧头，找到头后直接判断尾是否相等，帧尾正确则找到了数据入口，就可以用数组处 ...

原理当然不复杂
复杂的是 当找到了帧头继续找帧尾时，到了数据缓冲区最后一个接收字节还没找到时，该怎么处理？
针对定义的帧协议，优化处理方式就很多了
如何在复杂度以及尽量少丢帧之间折衷，并不是那么容易的事

这个程序编不好很容易死掉，
如何提高程序健壮性是个很大的问题
ziruo2002ab
5楼-- · 2020-01-20 12:31
Ray______ 发表于 2015-9-26 16:08
然后定义一个指针，遍历寻找帧头，找到头后直接判断尾是否相等，帧尾正确则找到了数据入口，就可以用数组处 ...

原理当然不复杂
复杂的是 当找到了帧头继续找帧尾时，到了数据缓冲区最后一个接收字节还没找到时，该怎么处理？
针对定义的帧协议，优化处理方式就很多了
如何在复杂度以及尽量少丢帧之间折衷，并不是那么容易的事

这个程序编不好很容易死掉，
如何提高程序健壮性是个很大的问题
ziruo2002ab
6楼-- · 2020-01-20 13:23
Ray______ 发表于 2015-9-26 16:08
然后定义一个指针，遍历寻找帧头，找到头后直接判断尾是否相等，帧尾正确则找到了数据入口，就可以用数组处 ...

原理当然不复杂
复杂的是 当找到了帧头继续找帧尾时，到了数据缓冲区最后一个接收字节还没找到时，该怎么处理？
针对定义的帧协议，优化处理方式就很多了
如何在复杂度以及尽量少丢帧之间折衷，并不是那么容易的事

这个程序编不好很容易死掉，
如何提高程序健壮性是个很大的问题
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