单片机串口如何接收上位机不断发送的数据帧，并将该帧的有效数据提取出来？ -

标题: 单片机串口如何接收上位机不断发送的数据帧，并将该帧的有效数据提取出来？ [打印本页]

作者: zfeng45 时间: 2018-8-16 17:29
标题: 单片机串口如何接收上位机不断发送的数据帧，并将该帧的有效数据提取出来？
各位大虾：本人菜鸟请教一个问题，单片机如何接送串口不断发送的数据帧，并将该帧的有效数据提取出来，请赐教一个完整程序。
注：我用的是89C52，通信115200已经调试成功，我的思路是先接收一完整帧判断，然后再进行帧数分析，该帧为02 14 30 57 00 64 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 17 03 ，帧头为02，帧尾03，我要提取的数据是64。

作者: wulin 时间: 2018-8-16 20:21
给你一个PM2.5空气质量检测模块的串口测试示例参考，TX-1C实验板。
//AA 00 10 00 4B 5B FF  用串口助手模拟PM2.5空气质量检测模块发送的数据
#include <reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit dula=P2^6; //段选
sbit wela=P2^7; //位选
uchar code table[]={ //共阴数码管0~F数组
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
uchar table0[] ="OK\n"; //用于串口助手返回验证
uchar table1[]="ERROR\n";//用于串口助手返回验证
uchar rec_buf[7]; //缓存
uint V_data; //收到的16位有效数据变量
uint swan,wan,qian,bai,shi,ge;//数码管显示位
bit flag=0; //接收完成标
/*************初始化串口**************/
void InitUART() //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
TMOD= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式
TL1 = 0xFD; //设定定时初值
TH1 = 0xFD; //设定定时器重装值
ET1 = 0; //禁止定时器1中断
TR1 = 1; //启动定时器1
EA = 1; //开总中断
ES = 1; //开串口中断
}
/**********串口发送函数*************/
void SendOneByte(uchar c)
{
SBUF = c; //发送数据
while(!TI); //等待发送完成
TI = 0; //发送中断请求标志位清0
}
/************数据解析程序*************/
void analysis()
{
uchar i,j; //临时变量
if(flag==1) //7位数据串接收完成
{
ES=0; //关串口中断
flag=0; //接收完成标志清0
j=rec_buf[1]+rec_buf[2]+rec_buf[3]+rec_buf[4];//数据和
if(rec_buf[5]==j)//验证数据和
{
V_data=(rec_buf[1]<<8)|rec_buf[2];//恢复16位有效数据
for(i=0;i<3;i++)
SendOneByte(table0[i]);//返回OK
}
else for(i=0;i<6;i++)
SendOneByte(table1[i]);//返回ERROR
ES=1; //开串口中断
}
}
/*************数据分解***************/
void Transformation()
{
swan = V_data/100000; // 十万位
wan  = V_data%100000/10000; // 万位
qian = V_data%10000/1000; // 千位
bai  = V_data%1000/100; // 百位
shi  = V_data%100/10; // 十位
ge = V_data%10; // 个位
}
/**********6位数码管显示程序************/
void display()
{
static uchar k=0; //分时显示变量
P0=0x00; //消隐
dula=1;
dula=0;
switch(k)
{
case 0:
P0=0x7e; //显示十万位码
wela=1;
wela=0;
P0=table[swan]; //显示十万位段码
dula=1;
dula=0;
k++;
     break;

case 1:
P0=0x7d; //显示万位位码
wela=1;
wela=0;

P0=table[wan]; //显示万位段码
dula=1;
dula=0;
k++;
     break;

case 2:
P0=0x7b; //显示千位位码
wela=1;
wela=0;

P0=table[qian]; //显示千位段码
dula=1;
dula=0;
k++;
     break;

case 3:
P0=0x77; //显示百位位码
wela=1;
wela=0;

P0=table[bai]; //显示百位段码
dula=1;
dula=0;
k++;
     break;

case 4:
P0=0xef; //显示十位位码
wela=1;
wela=0;

P0=table[shi]; //显示十位段码
dula=1;
dula=0;
k++;
     break;

case 5:
P0=0xdf; //显示个位位码
wela=1;
wela=0;

P0=table[ge]; //显示个位段码
dula=1;
dula=0;
k=0;
     break;
}
}
/**************主程序**************/
void main()
{
InitUART(); //初始化串口
while(1)
{
analysis(); //数据解析
Transformation();//数据分解
display(); //数码管显示
}
}
/*********串口中断服务程序**********/
void UARTInterrupt() interrupt 4
{
static uchar num=0; //静态计数变量
RI=0; //接收中断请求标志位清0
rec_buf[num]=SBUF; //接收到的数据串保存在缓存数组
if(rec_buf[0]==0xAA) //验证数据头(起始位)
{
num++;
if(num>=7)
{
flag=1; //接收完成标志置1
num=0; //计数变量清0
}
}
}

作者: luxuan 时间: 2018-8-17 08:25
串口接受数据，把接受的数据存进数组，对比校验的数据是否正确，正确的话取出自己需要的数据

作者: ux4123 时间: 2018-8-17 10:40
类似状态机的设计也可以吧就是符合条件才进入下一个状态

作者: 小猫猫爱吃鱼 时间: 2018-8-17 23:14
枕头和枕尾是固定的吗

作者: zfeng45 时间: 2018-8-20 15:19

wulin 发表于 2018-8-16 20:21
给你一个PM2.5空气质量检测模块的串口测试示例参考，TX-1C实验板。
//AA 00 10 00 4B 5B FF 用串口助手模 ...

感谢分享

作者: zfeng45 时间: 2018-8-20 15:20

小猫猫爱吃鱼发表于 2018-8-17 23:14
枕头和枕尾是固定的吗

是的  帧头，帧尾均固定
                                 02 //帧头
   14 //数据长度：长度=命令+参数+效验
   30 57 00 //命令
   64 00 //找零箱内硬币数
   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
   17 //XOR ：XOR=长度xor命令xor参数
   03 //帧尾

作者: zfeng45 时间: 2018-8-20 15:21

ux4123 发表于 2018-8-17 10:40
类似状态机的设计也可以吧就是符合条件才进入下一个状态

请赐教，我不大懂您说的

作者: neuangel 时间: 2018-8-20 16:33
定好协议，定长发送，定长接收，存放在rxd_buf[]数组中，需要的时候从数组中取出对应的位就行

作者: zfeng45 时间: 2018-8-29 11:18

neuangel 发表于 2018-8-20 16:33
定好协议，定长发送，定长接收，存放在rxd_buf[]数组中，需要的时候从数组中取出对应的位就行

我编写的主程序中LED无法点亮，硬件电路核查过没问题，void Data_anlysize()函数也没问题，Data_ok能收到，不清楚问题在哪？
#include "reg52.h"                      //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

#define uint unsigned int       //对数据类型进行声明定义
#define uchar unsigned char

uchar Data_buf[22];       //串口接收数据缓存数组
uint  Data_recieve[22];    //串口接收到完整帧
uint  flag;                                        //串口接收结束标志
uint  Data_ok;                            //有效数据提取标志

sbit ticket=P1^0;                         //将单片机的P1.0端口定义为乘客购票检测
sbit voice=P1^4;                         //将单片机的P1.4端口定义为语音提示开关
sbit led=P0^0;                   //将单片机的P0.0端口定义bug检测

void UsartInit();          //串口初始化
void Data_anlysize();                //数据分析

/*******************************************************************************
* 函数名    : main
* 函数功能                : 主函数
* 输入    : 无
* 输出          : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
      UsartInit();                //串口初始化
      while(1)
      {
            voice=0;
         Data_anlysize();          //数据分析
            if(Data_ok==1&&ticket==0)  //判断乘客有购票行为
            {
                     voice=1;             //开语音提示
                     led=0;
            }
      }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       : Usart() interrupt 4
* 函数功能                : 串口通信中断函数
* 输入          : 无
* 输出                : 无
*******************************************************************************/
void Usart() interrupt 4
{
      static uchar count=0;             //静态计数变量
RI=0;                               //接收中断请求标志位清0
Data_buf[count]=SBUF;             //接收到的数据串保存在缓存数组
if(Data_buf[0]==0x02)             //验证数据头(起始位)
{
      count++;
      if(count>=23)
      {
         flag=1;                      //接收完成标志置1
         count=0;                      //计数变量清0
      }
   }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :UsartInit()
* 函数功能                :串口初始化
* 输入          : 无
* 输出                : 无
*******************************************************************************/
void UsartInit()
{
      SCON=0X50;                      //设置为串口工作方式1（SM0=0,SM0=1），允许接收 (REN=1)
      T2CON=0X34;                      //设置T2为波特率发生器工作方式(TCLK=1,RCLK=1,TR2=1),T2为定时器（C_T2=0 ）
      //T2MOD=0X00;                      //设置T2为加法计数DCEN=0，时钟输出不使能T2OE=0
      TH2=0XFF;
      TL2=0XFD;
      RCAP2H=0XFF;
      RCAP2L=0XFD;          //计数器T2初始值设置，波特率115200
      EA=1;                               //打开总中断
      ES=1;                               //设置中断允许控制寄存器IE,允许串行中断
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :Data_anlysis()
* 函数功能                :串口协议分析
* 输入          : 无
* 输出                : 无
* 备注                : 帧结构
               02                //帧头
                                 14                //数据长度：长度=命令+参数+效验
                                 30 57 00       //命令
                                 64 00       //找零箱内硬币数
                                 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
                                 17                //XOR ：XOR=长度xor命令xor参数
                                 03                //帧尾
*******************************************************************************/
void Data_anlysize()
{
      uchar i,j;             //临时变量
      if(flag==1)             //23位数据串接收完成
      {
         ES=0;                //关串口中断
         flag=0;             //接收完成标志清0
         j=Data_buf[2]^Data_buf[3]^Data_buf[4]^Data_buf[5]^Data_buf[6]^Data_buf[7]^Data_buf[8]^Data_buf[9]^Data_buf[10]^Data_buf[11]^Data_buf[12]^Data_buf[13]^Data_buf[14]^Data_buf[15]^Data_buf[16]^Data_buf[17]^Data_buf[18]^Data_buf[19]^Data_buf[20];//XOR校验
         if(Data_buf[21]==j)  //校验通过
         {
            for(i=0;i<=22;i++)
                                 Data_recieve=Data_buf;//接收完整帧
                        if(Data_recieve[5]==0x64)
                           Data_ok=1;
         }
         ES=1;             //开串口中断
      }
}
作者: zfeng45 时间: 2018-8-29 11:19

ux4123 发表于 2018-8-17 10:40
类似状态机的设计也可以吧就是符合条件才进入下一个状态

我编写的主程序中LED无法点亮，硬件电路核查过没问题，void Data_anlysize()函数也没问题，Data_ok能收到，不清楚问题在哪？
#include "reg52.h"                      //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

#define uint unsigned int       //对数据类型进行声明定义
#define uchar unsigned char

uchar Data_buf[22];       //串口接收数据缓存数组
uint  Data_recieve[22];    //串口接收到完整帧
uint  flag;                                        //串口接收结束标志
uint  Data_ok;                            //有效数据提取标志

sbit ticket=P1^0;                         //将单片机的P1.0端口定义为乘客购票检测
sbit voice=P1^4;                         //将单片机的P1.4端口定义为语音提示开关
sbit led=P0^0;                   //将单片机的P0.0端口定义bug检测

void UsartInit();          //串口初始化
void Data_anlysize();                //数据分析

/*******************************************************************************
* 函数名    : main
* 函数功能                : 主函数
* 输入    : 无
* 输出          : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
      UsartInit();                //串口初始化
      while(1)
      {
            voice=0;
         Data_anlysize();          //数据分析
            if(Data_ok==1&&ticket==0)  //判断乘客有购票行为
            {
                     voice=1;             //开语音提示
                     led=0;
            }
      }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       : Usart() interrupt 4
* 函数功能                : 串口通信中断函数
* 输入          : 无
* 输出                : 无
*******************************************************************************/
void Usart() interrupt 4
{
      static uchar count=0;             //静态计数变量
RI=0;                               //接收中断请求标志位清0
Data_buf[count]=SBUF;             //接收到的数据串保存在缓存数组
if(Data_buf[0]==0x02)             //验证数据头(起始位)
{
      count++;
      if(count>=23)
      {
         flag=1;                      //接收完成标志置1
         count=0;                      //计数变量清0
      }
   }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :UsartInit()
* 函数功能                :串口初始化
* 输入          : 无
* 输出                : 无
*******************************************************************************/
void UsartInit()
{
      SCON=0X50;                      //设置为串口工作方式1（SM0=0,SM0=1），允许接收 (REN=1)
      T2CON=0X34;                      //设置T2为波特率发生器工作方式(TCLK=1,RCLK=1,TR2=1),T2为定时器（C_T2=0 ）
      //T2MOD=0X00;                      //设置T2为加法计数DCEN=0，时钟输出不使能T2OE=0
      TH2=0XFF;
      TL2=0XFD;
      RCAP2H=0XFF;
      RCAP2L=0XFD;          //计数器T2初始值设置，波特率115200
      EA=1;                               //打开总中断
      ES=1;                               //设置中断允许控制寄存器IE,允许串行中断
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :Data_anlysis()
* 函数功能                :串口协议分析
* 输入          : 无
* 输出                : 无
* 备注                : 帧结构
               02                //帧头
                                 14                //数据长度：长度=命令+参数+效验
                                 30 57 00       //命令
                                 64 00       //找零箱内硬币数
                                 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
                                 17                //XOR ：XOR=长度xor命令xor参数
                                 03                //帧尾
*******************************************************************************/
void Data_anlysize()
{
      uchar i,j;             //临时变量
      if(flag==1)             //23位数据串接收完成
      {
         ES=0;                //关串口中断
         flag=0;             //接收完成标志清0
         j=Data_buf[2]^Data_buf[3]^Data_buf[4]^Data_buf[5]^Data_buf[6]^Data_buf[7]^Data_buf[8]^Data_buf[9]^Data_buf[10]^Data_buf[11]^Data_buf[12]^Data_buf[13]^Data_buf[14]^Data_buf[15]^Data_buf[16]^Data_buf[17]^Data_buf[18]^Data_buf[19]^Data_buf[20];//XOR校验
         if(Data_buf[21]==j)  //校验通过
         {
            for(i=0;i<=22;i++)
                                 Data_recieve=Data_buf;//接收完整帧
                        if(Data_recieve[5]==0x64)
                           Data_ok=1;
         }
         ES=1;             //开串口中断
      }
}
作者: yang阳 时间: 2018-8-30 16:34
判断起始位，如果符合要求，则设置一个接收开始的标志位，然后直到接收到停止位就可以将接收停止位复位。如果不设立停止位，判断一下接收时间也可以，大概超过30ms就表示下一个数据就是下一帧的了
作者: wulin 时间: 2018-8-31 19:42
本帖最后由 wulin 于 2018-9-1 17:39 编辑

zfeng45 发表于 2018-8-29 11:18
我编写的主程序中LED无法点亮，硬件电路核查过没问题，void Data_anlysize()函数也没问题，Data_ok能收到 ...

给你把程序改了，你试试
#include "reg52.h"          //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

#define uint unsigned int //对数据类型进行声明定义
#define uchar unsigned char

uchar Data_buf[23];       //串口接收数据缓存数组
uint  Data_recieve[23];    //串口接收到完整帧
uint  flag;                //串口接收结束标志
uint  Data_ok;             //有效数据提取标志

//sbit ticket=P1^0;          //将单片机的P1.0端口定义为乘客购票检测
//sbit voice=P1^4;          //将单片机的P1.4端口定义为语音提示开关
//sbit led=P0^0;             //将单片机的P0.0端口定义bug检测

sbit ticket=P3^4;          //按键开关模拟乘客购票检测
sbit voice=P1^4;          //LED显示模拟语音提示
sbit led=P1^0;             //LED显示

void UsartInit();          //串口初始化
void Data_anlysize();       //数据分析
void delayms(uint k);
/*-------------------------------
  1ms延时子程序
-------------------------------*/
void delayms(uint k)
{
      uint i,j;
      for(i=k;i>0;i--)
            for(j=110;j>0;j--);
}
/*******************************************************************************
* 函数名    : main
* 函数功能    : 主函数
* 输入    : 无
* 输出    : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
      UsartInit();                //串口初始化
      while(1)
      {

            Data_anlysize();          //数据解析
            if((Data_ok==1)&&(ticket==0))  //判断乘客有购票行为
            {
                     voice=0;             //开语音提示
                     led=0;                                              //LED亮
/********延时观察LED********************/
                     delayms(1000);                               //延时1秒，
                     voice=1;             //关语音提示
                     led=1;                                              //LED熄
                     Data_ok=0;                               //有效数据提取标志复位
            }
      }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       : Usart() interrupt 4
* 函数功能                : 串口通信中断函数
* 输入          : 无
* 输出                : 无
*******************************************************************************/
void Usart() interrupt 4
{
      static uchar count=0;             //静态计数变量
      uchar i;
      RI=0;                               //接收中断请求标志位清0
      Data_buf[count]=SBUF;             //接收到的数据串保存在缓存数组
      if(Data_buf[0]==0x02)             //验证数据头(起始位)
      {
            count++;
            if(count>=23)
            {
                     if(Data_buf[22]==0x03)                      //验证数据尾(结束位)
                              flag=1;                   //接收完成标志置1
                     else
                              for(i=0;i<23;i++)
                                    Data_buf=0x00;                      //缓存数组清0
                     count=0;                   //计数变量清0
            }
      }
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :UsartInit()
* 函数功能    :串口初始化
* 输入          : 无
* 输出          : 无
*******************************************************************************/
void UsartInit()       //晶振频率11.0592MHz
{
      SCON=0X50;    //设置为串口工作方式1（SM0=0,SM0=1），允许接收 (REN=1)
      T2CON=0X34;    //设置T2为波特率发生器工作方式(TCLK=1,RCLK=1,TR2=1),T2为定时器（C_T2=0 ）
      //T2MOD=0X00; //设置T2为加法计数DCEN=0，时钟输出不使能T2OE=0
      TL2 = RCAP2L =0XFD;//计数器T2初始值设置，波特率115200
      TH2 = RCAP2H =0XFF;
      EA=1;          //打开总中断
      ES=1;          //设置中断允许控制寄存器IE,允许串行中断
}
/*******************************************************************************
* 函数名       :Data_anlysis()
* 函数功能    :串口协议分析
* 输入          : 无
* 输出          : 无
* 备注          : 帧结构
               02          //帧头
               14          //数据长度：长度=命令+参数+效验
               30 57 00    //命令
               64 00       //找零箱内硬币数
               00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
               17          //XOR ：XOR=长度xor命令xor参数
               03          //帧尾
*******************************************************************************/
void Data_anlysize()
{
      uchar i,j;             //临时变量
      if(flag==1)             //23字节数据串接收完成
      {
            ES=0;                //关串口中断
            flag=0;             //接收完成标志清0
            j=0;
            for(i=0;i<20;i++)
                     j=j^Data_buf[i+1];//XOR校验
            if(Data_buf[21]==j)  //校验通过
            {
                     for(i=0;i<23;i++)
                              Data_recieve=Data_buf;//接收完整帧
                     if(Data_recieve[5]==0x64)
                              Data_ok=1;
                     for(i=0;i<23;i++)
                              Data_buf=0x00;                      //缓存数组清0
            }
            ES=1;             //开串口中断
      }
}
//02 14 30 57 00 64 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 17 03

作者: zfeng45 时间: 2018-9-4 08:29

wulin 发表于 2018-8-31 19:42
给你把程序改了，你试试
#include "reg52.h"          //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

...

非常感谢
作者: zxh_1978 时间: 2021-12-18 15:41
我将"给你一个PM2.5空气质量检测模块的串口测试示例参考，TX-1C实验板"的程序作了部分移植，总体没什么问题，在analysis()函数内调用发送 SendOneByte(table0[i])，应放在ES=1 之后
作者: Hephaestus 时间: 2021-12-18 16:22
上位机实时性太差了，我定义通讯协议都是用ASCII码的形式，比如冒号是帧头标志，\r\n是帧尾标志，中间数字是'0'~'9'，'A'~'Z'的可打印字符。

单片机之间的通讯，因为实时性好，可以定成总线空闲3.5字节的时间，下面来的第一个字符就是帧头，不需要特殊字符来区别。
作者: 青草麦田 时间: 2021-12-18 16:23
一般都是把数据封装成具有一定格式的数据包来发送，收发双方按协议打包或是解释数据。

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