串口中断(9)即时解析用户自定义通讯协议--接收数据固定情况

news2025/10/31 11:48:39

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目录

一、系统设计要求

二、系统设计原理

三、硬件设计

3.1串口设计

3.2LED电路设计

3.3蜂鸣器设计

四、软件设计

4.1串口初始化

4.2接收中断

4.3定时器T0初始化

4.4定时器中断

4.5发送数据函数

4.6主程序

4.7uart.h

五、结果展示

5.1控制LED

5.2控制蜂鸣器

六、效验软件推荐

一、系统设计要求

虚拟终端com1发数据给单片机com1，接收后将数据重新发给com3。

com3发送到数据：帧头(1、2帧)+数据类型(3帧)+数据块(4、5帧)+效验位(6、7帧)

帧头：共2帧，55 AA   

数据类型：共1帧，01时控制LED灯，02时控制蜂鸣器

数据块：共2帧，第一帧为高8位，第二帧为低8位，两帧合并为16位2进制，用于控制LED亮/蜂鸣器发声时间。

效验位：共2帧，第一帧为和效验，第二帧为异或效验。

com1将数据重新的数据：发送到数据不是将接收到的数据全部发送给com3，而是第3-5帧数据发送给com3。

二、系统设计原理

本次实验采取"边接收边处理式"的思路。

由于串口通信是一帧一帧接收的，所以我们可以每接收一帧就判断帧头数据的正确性。

至于com1要重新发送的数据，可以定义一个数组recv_buf用于存储com1要发送的数据。

使用switch-case语句，分支0、1，分别判断帧头数据55和AA后,进入下一个分支。

分支2接收类型+代码快（共3帧），并将3帧存储到数组recv_buf，同时定义两个专门计算效验值的变量（和效验变量sum_check和异或效验变量xor_check），在分支2中计算出第3-5帧的和效验值、异或效验值。

然后进入分支3、4，用于判断计算出的和效验、异或效验值是否与接收到效验帧数据相同。如果和效验和异或效验位正确，则接收完成标志位recv_flag置1，代表接收数据完成且正确 。

主程序中，在recv_flag==1的基础上进行，根据类型数据帧，采用switch-case语句分别处理LED/蜂鸣器。

持续时间：高8位左移8位+低8位

LED发亮持续时间：led_data=recv_buf[1]<<8+recv_buf[2];

蜂鸣器发声时间：beep_data=recv_buf[1]<<8+recv_buf[2];

注：recv_buf[0]是数据类型，recv_buf[1]是高8位，recv_buf[2]是低8位。

三、硬件设计

3.1串口设计

com1发送端TXD接com2发送端TXD，com1接收端RXD接com2接收端RXD。

虚拟终端RXD接TXD（因为单片机发送数据给com3，而虚拟终端可以理解为虚拟串口com3）。

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3.2LED电路设计

LED灯采用共阳极接法，左端接电源（高电平1），右端通过电阻接P1^0，P1^0低电平时，LED导通，发亮；P1^0高电平时，LED不导通，不亮（熄灭）。

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3.3蜂鸣器设计

R2右端接到P1^7，P1^7为低电平时，三极管导通，+5V电源（提供电压电流的作用）与蜂鸣器连接，蜂鸣器正极为高电平；P1^7为高电平，三极管不导通，蜂鸣器正极为低电平。

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四、软件设计

4.1串口初始化

波特率9600b/s，晶振频率为11.0592Mhz，串口工作方式1(8位异步通信，波特率可变)，定时器T1的工作方式2(8位自动重载)。

void UartInit(void)		//9600bps@11.0592MHz
{
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xFD;			//设置定时初始值
	TH1 = 0xFD;			//设置定时重载值
	ET1 = 0;			  //禁止定时器中断
	ES=1;           //串口中断打开
	TR1 = 1;			  //定时器1开始计时
}

4.2接收中断

帧头判断55 AA==>将3帧(1帧类型+2帧数据块),计算和效验值、异或效验值==>判断和效验、异或效验是否正确==>正确则接收完成标志位recv_flag置1。

不直接用数组recv_buf来存储接收数据，因为recv_buf存储的数据用于发送给com3，而单片机只将一部分数据发送给com3，不能将接收到的数据全存储到recv_buf。需要定义recv_data(中间值)，用于接收com3发来的数据。

void ES_timers() interrupt 4 //接收中断
{
	static unsigned char machine_step=0;//分支变量
	static unsigned char sum_check;//和效验
	static unsigned char xor_check;//异或效验
	if(RI)
	{ 
		RI=0; //RI清0
		recv_data=SBUF;//接收数据
		switch(machine_step)
		{
			case 0:
				 if(recv_data==0x55)//帧头：55
				 {
					 machine_step=1;
				 }
				 else
				 {
					 machine_step=0;
				 }
				break;
			case 1:
				 if(recv_data==0xAA)//帧头：AA
				 {
					 machine_step=2;
					 recv_cnt=0;
				 }
				 else
				 {
					 machine_step=0;
				 }
				break;
			case 2:
				 recv_buf[recv_cnt]=recv_data;//将单片机com1要发送到数据存储到数组recv_buf
				 recv_cnt++;
				 sum_check+=recv_data; //计算和效验
				 xor_check^=recv_data; //计算异或效验
				 if(recv_cnt>2) //存储完3个数据(类型01/02+代码快)后进入下一分支
				 {
					 machine_step=3;
				 }
				 else
				 {
					 machine_step=2;
				 }
			   break;
			case 3:
				 if(sum_check==recv_data) //和效验正确
				 {
					 machine_step=4;
				 }
				 else
				 {
					 machine_step=0;
				 }
			   break; 
			 case 4:
				 if(xor_check==recv_data) //异或效验正确
				 {
					 recv_flag=1;//接收正确
						
				 }
				 machine_step=0;
				 sum_check=0;//和效验变量清0
				 xor_check=0;//异或效验变量清0
				 recv_cnt=0;
			   break; 			
			 default:break;		 
		}
   }
}

4.3定时器T0初始化

void Timer0_Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{
	TMOD &= 0xF0;			//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;			//设置定时器模式
	TL0 = 0x66;				//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;				//设置定时初始值
	TF0 = 0;				//清除TF0标志
	ET0=1;                  //定时器0中断打开
	TR0 = 1;				//定时器0开始计时
}

4.4定时器中断

void T0_timer() interrupt 1 //利用1ms计数，判断是否接收完成
{
	    TR0=0;
		if(led_cnt<led_data)//LED发亮
		{
			LED=0;
			led_cnt++;
		}
		else //LED灯灭
		{
			LED=1;
		}
		if(beep_cnt!=0) //蜂鸣器发声
		{
			Beep=~Beep;
			beep_cnt--;
		}
	    TL0 = 0x66;				//设置定时初始值
	    TH0 = 0xFC;				//设置定时初始值
	    TR0=1;
}

4.5发送数据函数

void sendByte(unsigned char dat) //发送一帧数据功能函数
{
	SBUF=dat;
	while(!TI);
	TI=0;
}

void sendString(unsigned char *dat)//发送字符串函数
{
	while(*dat != '\0')
	{
		sendByte(*dat++);
	}
}

4.6主程序

#include <reg51.h>
#include "uart.h"

void Timer0_Init(); //定时器0函数声明

sbit LED=P1^0;//位定义
sbit Beep=P1^7;

void main()
{
	UartInit();     //调用串口初始化函数
	Timer0_Init();
	EA=1;           //总中断允许
	while(1)
	{
		if(recv_flag==1)//接收完成
		{
			recv_flag=0;
			sendString(recv_buf);//发送缓冲区数据
			switch(recv_buf[0])//根据类型判断对LED处理还是蜂鸣器处理
			{
				case 0x01:
					led_data=recv_buf[1]<<8;//高8位recv_buf[1]左移8位
					led_data=led_data+recv_buf[2];//计算LED控制时间
					led_cnt=0;
					break;
				case 0x02:
					beep_data=recv_buf[1]<<8;//高8位recv_buf[1]左移8位
					beep_data=beep_data+recv_buf[2];//计算蜂鸣器控制时间
					beep_cnt=beep_data;
					break;
				default:clr_recvbuffer(recv_buf);//清除缓存
				break;	
			}
		}
	}
}

4.7uart.h

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__

#include <reg51.h>
#include <stdio.h>

#define MAX_REX_NUM 20
#define MAX_timer_cnt 5

extern unsigned char recv_buf[MAX_REX_NUM];
extern unsigned char recv_cnt;
extern unsigned char start_timer;
extern unsigned char recv_timer_cnt;
extern unsigned char recv_flag;
extern unsigned int led_data;
extern unsigned int beep_data;
extern unsigned int led_cnt;
extern unsigned int beep_cnt;

void UartInit(void);
void sendByte(unsigned char dat);
void sendString(unsigned char *dat);
char putchar(char c);
void clr_recvbuffer(unsigned char *buf);

#endif

五、结果展示

5.1控制LED

com3发送给com1的数据：55 AA 01 20 20 41 01

com1重新发回给com3的数据:01 20 20

结果：LED亮2020ms，2020ms后灭。

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5.2控制蜂鸣器

com3发送给com1的数据：55 AA 02 20 20 42 02

com1重新发回给com3的数据:02 20 20

结果：蜂鸣器发声2020ms，2020ms后停止发声。

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六、效验软件推荐

为方便读者们学习串口通信，为大家推荐效验计算工具。

链接：

异或校验/BCC校验计算-ME2在线工具 (metools.info)

亲爱的读者敬请期待，下一文更精彩！！！

一日不读书，胸臆无佳想。我叫不白吃，喜欢我的，可以支持我，博主名叫@日月同辉,与我共生

@日月同辉,与我共生_单片机基础,单片机串口通信-CSDN博客@日月同辉,与我共生擅长单片机基础,单片机串口通信,等方面的知识,@日月同辉,与我共生关注stm32,c语言,51单片机,proteus,单片机领域.https://blog.csdn.net/LIN___IT?spm=1000.2115.3001.5343

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