单片机串口环形缓冲区进行数据帧接收和处理的问题

ziruo2002ab · 发表于 2015-8-29 14:24:49

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

//系统可修改参数宏定义
#define BUFFER_SIEZ 64
//控制命令定义
#define COMMUNCIATE 0
#define SET_SYSTEM_CAL_FULL 1
#define SET_SYSTEM_CAL_MV_V 2
#define SET_SYSTEM_OL 3
#define SET_POWER_OFF_TIME 4 //设定系统关机时间
#define READ_SYSTEM_DATA 5
//变量定义
//串口缓冲区建立一个环形缓冲区，收发
unsigned char xdata UART_Receive_Size=0;//串口缓冲区接收字节数
unsigned char xdata UART_Receive_First=0;//串口缓冲区接收字节开始位置
unsigned char xdata UART_Read_First=0;
unsigned char xdata UART_Buffer[BUFFER_SIEZ];//串口缓冲区
unsigned char xdata UART_Send_Byte_Ok=0;//发送一字节成功
//中断处理
//串口初始化根据自己的单片机写就行
void UART0_Interrupt (void) interrupt 4
{
if(RI0) //如果是发中断,返回
{
RI0=0; //清除中断标志
if(UART_Receive_Size<=BUFFER_SIEZ)//缓冲区未满，装载数据
{
UART_Buffer[UART_Receive_First++]=SBUF0;
UART_Receive_Size++;//串口缓冲区接收字节数
if(UART_Receive_First>=BUFFER_SIEZ)//循环装入缓冲区
UART_Receive_First = 0;
}
}
if(TI0)
{
TI0=0;
UART_Send_Byte_Ok=1;
}
}
//在缓冲区中读取一帧数据
void Do_Commend()
{
unsigned char Buf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//帧数据缓冲区
unsigned char i=0;
unsigned char data_packge_flag=0;
if(UART_Receive_Size>=8)//缓冲区字节数大于等于一个包字节数
{
while(UART_Receive_Size!=0)//寻找帧数据头
{
if(UART_Buffer[UART_Read_First]==0xaa)
{
if(UART_Read_First+7<BUFFER_SIEZ)
{
if(UART_Buffer[UART_Read_First+7]==0x55)
{
data_packge_flag=1;
break;
}
}
else
{
if(UART_Buffer[7-(BUFFER_SIEZ-UART_Read_First)]==0x55)
data_packge_flag=1;
break;
}
}
UART_Read_First++;
if(UART_Read_First>=BUFFER_SIEZ)//环形缓冲区折行
UART_Read_First=0;
UART_Receive_Size--;
}
if(data_packge_flag==1)//寻找到枕头
{
for(i=0;i<8;i++)//读取帧数据
{
Buf=UART_Buffer[UART_Read_First];
UART_Receive_Size--;
UART_Read_First++;
if(UART_Read_First>=BUFFER_SIEZ)//环形缓冲区折行
UART_Read_First=0;
}
data_packge_flag=0;
}
if(Buf[7]==0x55&&Buf[0]==0xaa) //接收到一个正确的数据包
{
switch(Buf[1])
{
...
}
}
}
}

复制代码

rain73 · 发表于 2015-9-4 17:01:27

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______ · 发表于 2015-9-26 16:06:02

我是这样的，定义一个缓冲区，大小至少为数据一帧的两倍，

Ray______ · 发表于 2015-9-26 16:08:15

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 · 发表于 2015-9-26 21:17:56

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 · 发表于 2015-9-26 21:20:42

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 · 发表于 2015-9-26 21:45:01

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 · 发表于 2015-9-26 21:45:55

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

kinsno · 发表于 2015-9-26 22:03:36

Ray______ 发表于 2015-9-26 16:06
我是这样的，定义一个缓冲区，大小至少为数据一帧的两倍，

2倍够干啥的，分分钟灭趴下；我一般会计算整个程序运行的最大时间，然后根据这个时间和一帧字节去反推缓冲区多大，再加20%余量即可；

kinsno · 发表于 2015-9-26 22:09:26

ziruo2002ab 发表于 2015-9-26 21:45
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 ...

如何贴代码，不会弄啊，我本来想贴一个的；晕倒；

kinsno · 发表于 2015-9-26 22:10:37

本帖最后由 kinsno 于 2015-9-26 22:13 编辑

/**
  * @brief  void TFT_Scan()
  * @param  None
  * @retval None
  * @备注： TFT_Scan,主程20ms定时扫描;
按照115200bit->15200byte/s -> 15byte/ms ->
我们定义的队列长度为512, 512/15 = 34ms,近乎一半为20ms;

帧结构 : 0x55 + 帧长(1byte) + COM(1byge) + databuf(n byte) + check + 0xaa
0x55 5 [1 2 3 4 5] 6 7
  *******************************************************************

**/
//TFT返回消息扫描 , 迪文屏比较二货的机制,不适合这种高密度的发描,完全是大炮大蚊子;
//非得让我在中断使用傻瓜式方法，漏帧是在所难免的!傻瓜式代码名称为TFT_ISR();
void TFT_scan(void)
{

uint8_t readlen = 0,Data_Temp = 0;
uint16_t StAddr = 0,Key_Temp = 0,QueueCounter = 0;

//1.保留指针
StAddr = Queue_GetCurRead(&tftRevQue);
memset(tftBuff,0,FRAME_BUFF_LEN);

//最小帧长不合格,数据未收全
QueueCounter = Queue_GetCounter(&tftRevQue);
if(QueueCounter < Frame_Len)
return ;

//2. 帧头和帧长
if(Queue_Peek_Mult(&tftRevQue,tftBuff,2,StAddr))
{

if((tftBuff[0] == 0xAA)&&(tftBuff[1] == 0x78))//帧头为AA 78
{

//继续侦测
readlen = Frame_Len;
if(Queue_Peek_Mult(&tftRevQue,tftBuff,readlen,StAddr))
{
if( (tftBuff[4] == 0xcc) && //帧尾正确
(tftBuff[5] == 0x33) &&
(tftBuff[6] == 0xc3) &&
(tftBuff[7] == 0x3c)
   )
   {
memset(tftBuff,0,sizeof(tftBuff));
Queue_Read_Mult(&tftRevQue,tftBuff,readlen);
Key_Temp = tftBuff[2];
Key_Temp*= 256;
Key_Temp += tftBuff[3];
//抛出事件
SchMsg.post(tTouch,Key_Temp);
   }
   else
   Queue_Read_Single(&tftRevQue,&Data_Temp);//改变读指针!
}
else
Queue_Read_Single(&tftRevQue,&Data_Temp);//改变读指针!
}
else
Queue_Read_Single(&tftRevQue,&Data_Temp);//改变读指针!
}
else
Queue_Read_Single(&tftRevQue,&Data_Temp);//改变读指针!
}

chenchaoting · 发表于 2015-9-26 22:52:31

kinsno 发表于 2015-9-26 22:10
/**
* @brief void TFT_Scan()
* @param None

你这个漏不漏帧，一帧数据没发全怎么处理？

Ray______ · 发表于 2015-9-27 04:05:36

ziruo2002ab 发表于 2015-9-26 21:45
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 ...

首先纠正一点，是判断帧尾，不是寻找帧尾。你一帧数据格式难道没规律？判断正确有何难，错误就扔掉

Ray______ · 发表于 2015-9-27 04:06:42

kinsno 发表于 2015-9-26 22:03
2倍够干啥的，分分钟灭趴下；我一般会计算整个程序运行的最大时间，然后根据这个时间和一帧字节去反推缓 ...

你怎么不说8位机算啥，64位机直接秒杀…客观点看

Ray______ · 发表于 2015-9-27 04:20:14

因为只有手机，就简单表达下自己的思想吧
uint8_t *dat;
if(ReceiveComplete)
{
  while(!cheakHead)
{
   dat++;
  }
if(checkEnd)
  {
//u can check data here or return ok
  }
else
{
//find next or return error
}
}

kinsno · 发表于 2015-9-27 09:58:18

本帖最后由 kinsno 于 2015-9-27 10:00 编辑

chenchaoting 发表于 2015-9-26 22:52
你这个漏不漏帧，一帧数据没发全怎么处理？

一帧没发全：因为你是有方法可以判断帧尾的，不管是定长的还是不定长的帧，你就一直找帧尾，如果找不着，就直接return掉(但不是移动帧头哦)，当然还要考虑溢出的情况，比如你一帧最长也就是100个字节，结果你从帧头找了100个字节还没有找到帧尾，这明显就得移动帧头了，对吧；

kinsno · 发表于 2015-9-27 09:59:12

Ray______ 发表于 2015-9-27 04:06
你怎么不说8位机算啥，64位机直接秒杀…客观点看

呵呵，我们所说根本不在一条线上；

Ray______ · 发表于 2015-9-27 14:32:29

kinsno 发表于 2015-9-27 09:59
呵呵，我们所说根本不在一条线上；

既然你知道不在一条线上你还妄加评论？关键字眼麻烦看好

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