13、USART串口数据包

一、发送HEX数据包

1、固定包长，含包头包尾（包尾不是必须的）

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2、可变包长，含包头包尾

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包头包尾和数据载荷的重复问题：

  • 限制载荷数据的范围，以避免与包头包尾冲突，例如只发送特定范围的数据（0~100）。
  • 使用固定长度的数据包，这可以确保包头和包尾的位置始终一致。
  • 增加包头包尾的数量，以确保它们不会与载荷数据相重叠。

包头包尾数量的选择问题：

  • 在某些情况下，只需要一个包头而无需包尾，这取决于具体的通信需求和协议设计。

固定包长和可变包长的选择问题：

  • 对于HEX（十六进制）数据，如果存在与包头包尾重复的情况，最好选择固定包长，以避免接收到错误的数据。
  • 如果不会出现重复问题，可以选择可变包长以更有效地传输数据。

数据流的处理问题：

  • 可以将各种数据类型（例如16位整型、32位整型、浮点数、双精度浮点数、结构体）转化为字节数组，然后通过指向该字节数组的指针来发送数据。
  • 这允许您将各种数据类型转换为适合传输的字节数组，以便进行有效的数据流处理。

二、接收HEX数据包

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每收到一个字节，函数都会进入一次中断，在中断函数中，可以拿到一个字节，但拿到字节之后，就得退出中断，故每拿到一个数据，都是一个独立的过程，而对数据包来说，有数据、包头、包尾三种状态，根据状态不同处理也不同

使用状态机收数据如上图

三、发送文本数据包

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四、接收文本数据包

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五、HEX数据包和文本数据包的比较

（1）在hex数据包中，数据都是以原始的字节数据本身呈现的

（2）在文本数据包中，每个字节就经过一层编码和译码，最终表现出文本格式（文本背后还是一个字节的HEX数据）

（3）hex数据包：传输直接、解析数据简单，适合一些模块发送原始的数据，比如一些使用串口通信的陀螺仪、温湿度传感器，但是灵活性不足、载荷容易和包头包尾重复

（4）文本数据包：数据直观易理解、灵活，适合一些输入指令进行人机交互，但解析效率低.

（5）发送100，hex直接发送一个字节100，而文本发送三个字节’1’,’0’.’0’，收到之后还要把字符转换程数据，才能得到100。

六、串口收发HEX数据包&串口收发文本数据包

1、串口发送HEX数据包

（1）Serial.c

将uint8_t Serial_GetRxData(void)替换成void Serial_SendPacket(void)

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uint8_t Serial_TxPacket[4];  

void Serial_SendPacket(void)
{
	Serial_SendByte(0xFF);
	Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4);
	Serial_SendByte(0xFE);
}

（2）主函数中添加

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Serial_TxPacket[0] = 0x01;
Serial_TxPacket[1] = 0x02;
Serial_TxPacket[2] = 0x03;
Serial_TxPacket[3] = 0x04;
Serial_SendPacket();

将程序下载到开发板中，按下复位键盘，在串口调试助手中显示FF 01 02 03 04 FE

（3）Serial.h

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extern uint8_t Serial_TxPacket[];

2、串口发送HEX数据包

(1) Serial.c

在接收中断函数中，需要用状态机来执行接收逻辑，接收数据包，然后把载荷数据存在RxPacket数组里

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#include "stm32f4xx.h" // Include appropriate STM32 library

#define RX_STATE_WAITING_HEADER 0
#define RX_STATE_RECEIVING_DATA 1
#define RX_STATE_WAITING_TRAILER 2

uint8_t Serial_RxPacket[4];
uint8_t Serial_RxFlag = 0;

void USART1_IRQHandler(void) {
    static uint8_t RxState = RX_STATE_WAITING_HEADER;
    static uint8_t pRxPacket = 0;
    
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) {
        uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);
        
        switch (RxState) {
            case RX_STATE_WAITING_HEADER:
                if (RxData == 0xFF) {
                    RxState = RX_STATE_RECEIVING_DATA;
                    pRxPacket = 0;
                }
                break;

            case RX_STATE_RECEIVING_DATA:
                Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData;
                pRxPacket++;
                if (pRxPacket >= 4) {
                    RxState = RX_STATE_WAITING_TRAILER;
                }
                break;

            case RX_STATE_WAITING_TRAILER:
                if (RxData == 0xFE) {
                    RxState = RX_STATE_WAITING_HEADER;
                    Serial_RxFlag = 1;
                }
                break;
        }
        
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}

（2）主函数显示发送数据

将单片机接收到的数据（即串口调试助手发送的数据）显示在OLED显示屏上

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if (Serial_GetRxFlag() == 1)//接收到了数据包
		{
		    //接收到的数据放在第四行
			OLED_ShowHexNum(4, 1, Serial_RxPacket[0], 2);
			OLED_ShowHexNum(4, 4, Serial_RxPacket[1], 2);
			OLED_ShowHexNum(4, 7, Serial_RxPacket[2], 2);
			OLED_ShowHexNum(4, 10, Serial_RxPacket[3], 2);
		}

（3）主函数添加key

添加了key按键，将数据发送出去的数据显示在OLED，按一次健，发送数据都＋1

    KeyNum = Key_GetNum();
    if (KeyNum == 1)
    {
        Serial_TxPacket[0] ++;
        Serial_TxPacket[1] ++;
        Serial_TxPacket[2] ++;
        Serial_TxPacket[3] ++;

        Serial_SendPacket();

        OLED_ShowHexNum(2, 1, Serial_TxPacket[0], 2);
        OLED_ShowHexNum(2, 4, Serial_TxPacket[1], 2);
        OLED_ShowHexNum(2, 7, Serial_TxPacket[2], 2);
        OLED_ShowHexNum(2, 10, Serial_TxPacket[3], 2);
    }

3、串口收发文本数据包

(1) Serial.c

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char Serial_RxPacket[100];

void USART1_IRQHandler(void)
{
	static uint8_t RxState = 0;
	static uint8_t pRxPacket = 0;
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
	{
		uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);
		

​	if (RxState == 0)
​	{
​		if (RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0)
​		{
​			RxState = 1;
​			pRxPacket = 0;
​		}
​	}
​	else if (RxState == 1)
​	{
​		if (RxData == '\r')
​		{
​			RxState = 2;
​		}
​		else
​		{
​			Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData;
​			pRxPacket ++;
​		}
​	}
​	else if (RxState == 2)
​	{
​		if (RxData == '\n')
​		{
​			RxState = 0;

把读取标志位然后立即清0的函数删掉，在主函数中，判断Serial_RxFlag == 1，表示接收到数据包，等操作完成之后，再清0，在中断函数中，只有Flag=0了，才会继续接收到下一个数据包。这样数据的读写就是严格分开，不会混淆，但是这样发送数据包的频率不能太快，否则会被丢弃。或者定义一个指令缓存区，把接受好的字符串放在这个指令缓存区进行排队

七、静态变量

函数进入只会初始化一次0，在函数退出后，数据仍然有效，与全局变量不同的是，静态变量只能在本函数使用。