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轉載 STM32簡單資料傳輸方法與通訊協議（適合串列埠和一般匯流排）

阿新 • • 發佈：2018-12-19

版權宣告：謝謝你那麼厲害還看了我的文章，歡迎轉載交流學習~    https://blog.csdn.net/kilotwo/article/details/79307090
引言
在一般的專案開發過程中，往往需要兩塊或以上微控制器進行通訊完成資料傳輸，例如四旋翼無人機在飛行過程中無線傳輸資料回到地面站，治療儀器需要實時將患者和機器運轉情況傳回上位機平臺，糧倉溫控裝置需將各種感測器通過RS485匯流排或者CAN匯流排的方式達到資料傳輸的目的等等，這些資料傳輸往往需要合適穩定的匯流排和靈活的通訊協議，我發現無論什麼資料傳輸，原理大同小異，這裡簡單以stm32的幾種資料傳輸總結下平時專案中用的一些傳輸方法。

通訊協議
簡單情況（如一對一）
首先在資料傳輸前一定要想好通訊協議，如果傳輸的資料和過程非常簡單，那麼就可以採用簡單的傳輸協議，例如： 
 
直接上程式碼：

int temp;   
u8 RS485_receive_str[128];   //接收緩衝,最大128個位元組.
u8 uart_byte_count=0;        //接收到的資料長度
        ...
/****************************************************************************
* void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)
* RS485查詢接收到的資料
* 入口引數：buf:接收快取首地址
            len:讀到的資料長度   
****************************************************************************/
void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)
{
    u8 rxlen=uart_byte_count;
    u8 i=0;
    *len=0;                //預設為0
    delay_ms(10);        //等待10ms,連續超過10ms沒有接收到一個數據,則認為接收結束

    if(rxlen==uart_byte_count&&rxlen) //接收到了資料,且接收完成了
    {
        for(i=0;i<rxlen;i++)
        {
            buf[i]=RS485_receive_str[i];    
        }       
        *len=uart_byte_count;   //記錄本次資料長度
        uart_byte_count=0;        //清零
    }
}
//接收中斷服務函式
int state=0;
void USART2_IRQHandler(void)
{
    u8 rec_data;        
    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到資料
    {       
        rec_data =(u8)USART_ReceiveData(USART2);                 //(USART2->DR) 讀取接收到的資料
        if(rec_data=='S'&&state==0)                              //如果是S，表示是命令資訊的起始位
        {
            state=1;
            uart_byte_count=0x00; 
        }else if(rec_data=='E'&&state==2)                         //如果E，表示是命令資訊傳送的結束位並開始處理資料
        {
            state=0;
            if(RS485_receive_str[0]==0x00)                      //判斷地址 地址正確
            {
                if(RS485_receive_str[1]==0x02)                  //接受溫度資料
                {
                    temp=RS485_receive_str[5]<<24|RS485_receive_str[2]|RS485_receive_str[3]<<8|RS485_receive_str[4]<<16;

                }   else if(RS485_receive_str[1]==0x03)         //led控制回饋
                {
                    led=RS485_receive_str[2];

                }
            }
        }else if(state==1)                                  //一位位接收資料並裝入快取
        {
            RS485_receive_str[uart_byte_count++]=rec_data;
            if(uart_byte_count==6)
                state=2;
        }
    }                                            
} 

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這樣的傳輸協議往往在兩個一對一的傳輸中比較好用，主要在接受快取部分使用了狀態機機制，並且定義了簡單的幀頭和結束幀，顯然這樣的通訊協議並不可靠，遇到複雜的情況就不好辦了。

複雜情況
複雜情況的協議可以先制定協議表，再做細分，幀頭+功能字+長度+資料+校驗位，這樣的協議既能滿足多功能的場合也能避免資料過多出現錯誤，比較通用。 
例如 GPS定位下位機協議： 
 


遙控上位機協議：

 


SUM所有位元組的和：等於從該資料幀第一位元組開始，也就是幀頭開始，至該幀資料的最後一位元組所有位元組的和，只保留低八位，高位捨去。
LEN有效資料長度：表示該資料幀內包含資料的位元組長度，（所有資料 除了：幀頭、功能字、長度位元組和最後的校驗位），只是資料的位元組長度和。 
比如該幀資料內容為3個int16型資料，那麼會以6個char形式傳送，那麼LEN等於6
返回校驗是YES的，飛控在收到該幀資料後，需要立即返回CHECK資料幀，也就是AAAAEF資料幀。
設定傳輸速度
一般選用盡可能低的傳輸速度下滿足通訊，對於無線數傳來說，傳輸速度越低意味著越遠的傳輸距離。 
例如通訊的波特率為38400等等。

程式碼實現
由於前面定義了適合的通訊協議，所以在程式碼部分也必須嚴格按照用通訊協議進行編寫

巨集定義
在資料傳輸.c檔案中,可以預先巨集定義一些固定格式的轉換或者標誌位，例如下面這樣：

/* 資料拆分巨集定義，在傳送大於8位的資料型別時，比如int16、int32等，需要把資料拆分成8位逐個傳送 */
#define BYTE0(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 0) )
#define BYTE1(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 1) )
#define BYTE2(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 2) )
#define BYTE3(dwTemp)       ( *( (char *)(&dwTemp) + 3) )
/* 傳送幀頭 接收幀頭*/
#define title1_send 0xAA
#define title2_send 0xAA
#define title1_received 0xAA
#define title2_received 0xAF
/* 等待發送資料的標誌 */
u8 wait_for_translate;
/* 等待發送資料的標誌 */
dt_flag_t f;
/* 傳送資料快取陣列 */
u8 data_to_send[50];
/* 是否寫入並儲存資料 */
u16 flash_save_en_cnt = 0;
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資料傳送
/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：數傳資料傳送
 + 呼叫引數：要傳送的資料組 資料長度
----------------------------------------------------------*/
void DT_Send_Data(u8 *dataToSend , u8 length)
{
    /* 串列埠2傳送 要傳送的資料組 資料長度 */
    if(wait_for_translate)
        Usart2_Send(data_to_send, length);
}

/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：校驗累加和回傳
 + 呼叫引數：字幀 校驗累加和
----------------------------------------------------------*/
static void DT_Send_Check(u8 head, u8 check_sum)
{
    /* 資料內容 */
    data_to_send[0]=title1_send;
    data_to_send[1]=title2_send;
    data_to_send[2]=0xEF;
    data_to_send[3]=2;
    data_to_send[4]=head;
    data_to_send[5]=check_sum;

    /* 校驗累加和計算 */
    u8 sum = 0;
    for(u8 i=0; i<6; i++)
        sum += data_to_send[i];
    data_to_send[6]=sum;
    /* 傳送 要傳送的資料組 資料長度 */
    DT_Send_Data(data_to_send, 7);
}

/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：傳送速度資訊
 + 呼叫引數：向北速度 向西速度 向上速度 單位毫米每秒
----------------------------------------------------------*/
void DT_Send_Speed(float x_s,float y_s,float z_s)
{
    u8 _cnt=0;
    vs16 _temp;

    data_to_send[_cnt++]=title1_send;
    data_to_send[_cnt++]=title2_send;
    data_to_send[_cnt++]=0x0B;
    data_to_send[_cnt++]=0;

    _temp = (int)(x_s*100.0f);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);
    _temp = (int)(y_s*100.0f);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);
    _temp = (int)(z_s*100.0f);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);


    data_to_send[3] = _cnt-4;

    u8 sum = 0;
    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)
        sum += data_to_send[i];
    data_to_send[_cnt++]=sum;

    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);
}

/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：傳送高度資訊
 + 呼叫引數：傳送氣壓計高度 超聲波高度 傳送單位釐米
----------------------------------------------------------*/
void DT_Send_Senser2(s32 bar_alt,u16 csb_alt)
{
    u8 _cnt=0;

    data_to_send[_cnt++]=title1_send;
    data_to_send[_cnt++]=title2_send;
    data_to_send[_cnt++]=0x07;
    data_to_send[_cnt++]=0;

    data_to_send[_cnt++]=BYTE3(bar_alt);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE2(bar_alt);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(bar_alt);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(bar_alt);

    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(csb_alt);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(csb_alt);

    data_to_send[3] = _cnt-4;

    u8 sum = 0;
    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)
        sum += data_to_send[i];
    data_to_send[_cnt++] = sum;

    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);
}
/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：自定義傳送
----------------------------------------------------------*/
void DT_Send_User()
{
    u8 _cnt=0;
    vs16 _temp;

    data_to_send[_cnt++]=title1_send;
    data_to_send[_cnt++]=title2_send;
    data_to_send[_cnt++]=0xf1; //使用者定義功能字
    data_to_send[_cnt++]=0;

    _temp = 0;           //1
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    _temp = 0;           //1
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    _temp = 0;
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    _temp = 0;
    data_to_send[_cnt++]=BYTE1(_temp);
    data_to_send[_cnt++]=BYTE0(_temp);

    data_to_send[3] = _cnt-4;

    u8 sum = 0;
    for(u8 i=0; i<_cnt; i++)
        sum += data_to_send[i];

    data_to_send[_cnt++]=sum;

    DT_Send_Data(data_to_send, _cnt);
}

/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：任務排程呼叫週期1ms
----------------------------------------------------------*/
void Call_Data_transfer(void)
{
    /* 定義區域性靜態變數控制傳送週期 */
    static int cnt = 0;
    /* cnt是從1到10000的資料 */
    if(++cnt>10000) cnt = 1;
    /* 1傳送姿態資料，週期49ms */
    if((cnt % 49) == 0)
      //  f.send_status = 1;
          f.send_senser2 = 1;
    /* 2傳送速度資料，週期199ms */
    if((cnt % 199) == 0)
        f.send_speed = 1;
        ...
    /* 6傳送高度資料，週期399ms */
    if((cnt % 399) == 0)
     //   f.send_senser2 = 1;
          f.send_status = 1;

    /* 1傳送姿態資料，週期49ms */
    if(f.send_status)
    {
        f.send_status = 0;
        /* 橫滾、俯仰、航向、氣壓cm高度、控制高度模式、解鎖狀態 */
        DT_Send_Status(IMU_Roll,IMU_Pitch,IMU_Yaw,(0.1f *baro_height),height_ctrl_mode,unlocked_to_fly);
    }
    /* 2傳送速度資料，週期199ms */
    else if(f.send_speed)
    {
        f.send_speed = 0;
        /* 向北速度 向西速度 向上速度 單位毫米每秒 */
        DT_Send_Speed(0.1f *north_speed,0.1f *west_speed,0.1f *wz_speed);
    }
...

    /* 6傳送高度資料 */
    else if(f.send_senser2)
    {
        f.send_senser2 = 0;
        /* 傳送氣壓計高度 超聲波高度 傳送單位釐米 */
        DT_Send_Senser2(baro_height*0.1f,ultra_distance/10);
    }
...
}
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資料接收
那麼如何對接收到的資料解析？每次接收到的資料長度是多少？
一般寫個USART2_IRQHandler類似函式為接收中斷，系統會自動呼叫每次只能接收到單位元組資料，通過中斷的方式呼叫函式DT_Data_Receive_Prepare將接收到的資料完整的組合在一起

/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：串列埠傳送資料
 + 中斷呼叫
----------------------------------------------------------*/
void USART2_IRQHandler(void)
{
    /* 接收資料臨時變數 */
    u8 com_data;

    /* 判斷過載錯誤中斷 */
    if(USART2->SR & USART_SR_ORE)
        com_data = USART2->DR;

    /* 判斷是否接收中斷 */
    if( USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE) )
    {
        /* 清除中斷標誌 */
        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);

        /* 接收資料及後續的任務 */
        com_data = USART2->DR;

        /* 數傳資料處理解析 */
        DT_Data_Receive_Prepare(com_data);
    }
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接受資料過程中怎樣處理接收資料的狀態？如何對接收到的資料判斷、校驗？
通過Mooer狀態機的方式： 
Mooer狀態機的輸出只與當前的狀態有關，也就是數當前的狀態決定輸出，輸入只決定狀態機的狀態改變。 
如何資料校驗：當判斷輸入資料無效時重新等待判斷下一幀資料


/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：資料接收並儲存
 + 呼叫引數：接收到的單位元組資料
----------------------------------------------------------*/
void DT_Data_Receive_Prepare(u8 data)
{
    /* 區域性靜態變數：接收快取 */
    static u8 RxBuffer[50];
    /* 資料長度 *//* 資料陣列下標 */
    static u8 _data_len = 0,_data_cnt = 0;
    /* 接收狀態 */
    static u8 state = 0;

    /* 幀頭1  一個數據幀中第一個資料並且判斷是否與巨集定義幀頭1相等*/        
    if(state==0&&data==title1_received)
    {
        state=1;
        RxBuffer[0]=data;
    }
    /* 幀頭2 一個數據幀中第二個資料並且判斷是否與巨集定義幀頭2相等*/
    else if(state==1&&data==title2_received)
    {
        state=2;
        RxBuffer[1]=data;
    }
    /* 功能字 */
    else if(state==2&&data<0XF1)
    {
        state=3;
        RxBuffer[2]=data;
    }
    /* 長度 */
    else if(state==3&&data<50)
    {
        state = 4;
        RxBuffer[3]=data;
        _data_len = data;
        _data_cnt = 0;
    }
    /* 接收資料組*/
    else if(state==4&&_data_len>0)
    {
        _data_len--;
        RxBuffer[4+_data_cnt++]=data;
        if(_data_len==0)
            state = 5;
    }
    /* 校驗累加和 */
    else if(state==5)
    {
        state = 0;
        RxBuffer[4+_data_cnt]=data;
        DT_Data_Receive_Anl(RxBuffer,_data_cnt+5);  //呼叫資料分析函式,總長比索引+1
    }
    /* 若有錯誤重新等待接收幀頭 */
    else
        state = 0;
}
/*----------------------------------------------------------
 + 實現功能：資料分析
 + 呼叫引數：傳入接受到的一個數據幀和長度
----------------------------------------------------------*/
void DT_Data_Receive_Anl(u8 *data_buf,u8 num)
{
    u8 sum = 0;
    /* 首先計算校驗累加和 */
    for(u8 i=0; i<(num-1); i++)
        sum += *(data_buf+i);
    /* 判斷校驗累加和 若不同則捨棄*/
    if(!(sum==*(data_buf+num-1)))       return;
    /* 判斷幀頭 */
    if(!(*(data_buf)==title1_received && *(data_buf+1)==title2_received))       return;
    /* 判斷功能字：主要命令集 */
    if(*(data_buf+2)==0X01)
    {
        /* 加速度計校準 */
        if(*(data_buf+4)==0X01)
        {
            mpu6050.Acc_CALIBRATE = 1;
            start_height=0;
        }
        /* 陀螺儀校準 */
        else if(*(data_buf+4)==0X02)
        {
            mpu6050.Gyro_CALIBRATE = 1;
            start_height=0;
        }
...
    }
    /* 判斷功能字：次要命令集 */
    if(*(data_buf+2)==0X02)
    {
     ...
    }
    /* 判斷功能字 接收資料 */
    if(*(data_buf+2)==0X03)
    {
   ...
    }

    /* 回傳校驗累加和 */
    if(*(data_buf+2)==0X14)
    {
        DT_Send_Check(*(data_buf+2),sum);
    }
    /* 回傳校驗累加和 */
    if(*(data_buf+2)==0X15)
    {
        DT_Send_Check(*(data_buf+2),sum);
    }
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小結
對專案中使用的資料傳輸方法進行了簡單總結，並且針對複雜和簡單情況的通訊協議進行了分析彙總，看似複雜的匯流排通訊技術在仔細的推敲下想上手並不難，當然在工業和高要求行業的應用肯定不是這麼簡單，這裡只是為了方便以後的學習和再利用，與大家共勉! o(∩_∩)o
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作者：Kilotwo_zero 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/kilotwo/article/details/79307090 
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