单片机串口接收的几种常用的数据处理方法

1万 · 2020-8-5 17:37

一、为什么串口接收的数据需要处理
我们在做项目的时候经常会用到串口，当我们用串口和别的设备通讯的时候就需要严格遵循通讯协议，然而，仅仅是遵循通讯协议是不够的，因为单片机串口受到别的信号干扰的时候，容易出现数据错误，特别是串口发送的第一个字节和最后一个字节。一旦出现这种情况，设备之间的通讯可能会受到影响，甚至会导致系统瘫痪。另外，串口收到数据的时候，我们也需要判断一帧数据的长度，特别是指令发送比较频繁的时候。因此，串口在接收到数据之后应该先进行数据处理，再执行命令，这样能够增强产品的稳定性。

二、串口接收重点关注的几个标志
为了保证通讯的稳定性，一般的通讯协议会加入帧头、帧尾、数据长度、校验这四个标志中的一个或多个。它们的作用如下：
1、帧头：串口发送数据的第一个字节是最容易出错的，如果你把重要的指令放在第一个字节，一旦出现错误，可能会使从机执行错误的操作。而帧头能够有效规避这个问题。
2、帧尾：和帧头类似，帧尾也能避免最后一个字节出错，同时，它也可以作为接收端接收完成的标志。
3、数据长度：它可以作为接收端接收完成的标志。有时也能作为判断数据是否正确的标志。
4、校验：能够有效避免校验以外的所有数据的错误，但是校验正确不代表数据一定没有出错，每种校验方式都有一定的缺陷。
帧头、帧尾、数据长度和校验，这四种标志加起来之后能够大大的增强数据传输的稳定性，但不是每个通讯协议都会包含以上四个标志，可能只会用到其中的一两个。因为如果要发送的主要数据本身就比较长，加上这个几个标志之后会更长，这对于那种传输速度慢、传输数据时间长、传输指令频繁处理速度慢的设备来说，较长的指令可能会影响工作效率。具体我就不多说了，我今天主要讲的是接收数据的处理方法，大家根据自己的协议选择合适的处理方法就行了。

1万 · 2020-8-5 17:38

三、常用的几种数据处理方法
1、判断帧头：串口接收到第一个数据之后先判断是否是帧头，如果帧头正确就存起来继续收，反之则丢掉继续等帧头。示例代码片段如下：

这种处理方法能够有效避免第一个字节出错的问题，我就试过一次主设备那边传过来的数据帧头前面多了一个字节（可能是刚开始传输的时候电压不稳定产生的纹波），用这种方法就能够之间把第一个错误的数据丢掉，从正确的帧头开始接收。但是这种方法不能够检查帧头后面的数据是否正确。
2、判断帧尾：可以把帧尾作为一帧数据接收完成的标志。另外，当接收缓存存了多个指令的时候，帧尾能够帮助我们在一堆数据中区分出哪些数据是同一个指令的。当然，如果仅仅是区分数据用帧头也可以。不过这种办法必须保证帧尾和其他数据不一样，不然就会出现错误的判断。所以有些人为了避免这个问题会用两个字节作为帧尾，不过这样一来，数据长度就更大了，影响通讯效率。
3、根据数据长度判断是否完成接收：可以通过数据长度判断接收是否完成。如果协议里面的指令长度不是统一的，我们就不能根据固定的长度来接收数据。这个时候在一帧数据里面加入数据长度这个标志，就能够给单片机一个判断的准则，单片机接收到数据长度这个标志之后，根据这个长度来接收剩下的数据。示例代码片段如下：

4、根据接收时间判断一帧数据的长度。根据波特率计算出两个字节传输的时间间隔，接收到数据之后定时器开始计时，在定时器中断触发之前收到数据就清空，重新计时，超过两个字节的间隔时间，就认为是一帧数据接收完成。具体的程序我就不写了，这个网上能找到很多例程。这种方法适合接收长度不定的情况，在这个方法的基础上还可以加上帧头帧尾等标志，增强稳定性。
5、校验处理：校验一般是在接收完成之后进行，校验是很必要的，因为它包含一帧数据的所有字节，通过校验能够大大的减少出错的概率。

1万 · 2020-8-5 17:38

四、总结
其实串口接收数据处理主要要注意两点，第一点是单片机如何确定一帧数据接收完成，第二点是单片机如果判断接收到的数据是正确的指令。第一点可以通过帧尾，数据长度等标志确定接收完成。第二点可以先通过帧头初步判断指令的正确性，再通过校验二次处理，判断指令是否正确接收。