网站首页 > 技术文章 正文
STM32 UART 是最基础的通信接口。本文介绍一种基于 STM32 UART 的通信协议解析框架。与其说是一种解析框架,不如说是一种解析架构,一种解析逻辑更为准确。
测试环境:
- Master MCU: STM32F103RCT6
- Slave Module:尚鑫航 SXH485 H200 串口摄像机模组
- RTOS:无,裸机系统
- Libraries:STSW-STM32054 3.6.0 标准库
整个工程源码可参考 GitHub 仓库 UART_Parse。
(https://github.com/Alson-tang/UART_Parse)
通信协议
简单介绍下 STM32 与 SXH485 H200 串口摄像机模组 之间的通信协议。
D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 ~ Dn | C1 | C2 |
帧头1 | 帧头2 | 地址 | 命令 | 数据长度(低位) | 数据长度(高位) | 数据 | CRC 校验(低位) | CRC 校验(高位) |
1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 0 Byte ~ 65535 Bytes | 1 Byte | 1 Byte |
90H | EBH | Addr | Cmd | LenL | LenH | Data | CrcL | CrcH |
整个帧分为以下 6 个部分:
- 帧头 (2B)
- 地址 (1B)
- 命令 (1B)
- 数据长度 (2B)
- 数据 (0B ~ 65535B)
- CRC 校验 (2B)
序号 | 域名 | 说明 |
1 | 帧头 | 固定为 90H EBH |
2 | 地址 | 摄像头地址,范围为 01H ~ FEH。00H 和 FFH 为保留地址(广播地址);摄像头收到非本机地址帧不做响应 |
3 | 命令 | |
4 | 数据长度 | 代表数据域的长度,范围为 0 ~ 65535 |
5 | 数据 | 根据命令的不同,数据域中的内容也不尽相同 |
6 | CRC 校验 | 16 位 CRC 校验,从地址域开始直到数据域,校验长度为 = 数据长度 + 4B |
本文档 重点在于串口解析框架,故这里以三种命令来介绍解析框架:
- 测试命令
- 拍照命令
- 分包取图命令
命令示例
测试命令
测试命令用于测试通信情况。
示例:
MCU 发:90 EB 01 01 02 00 55 AA C1 C2
SXH485 H200 返回:90 EB 01 01 03 00 00 AA 55 F6 EB
测试命令
拍照命令用于触发 SXH485 H200 拍照。
数据域大小 | 序号 | 域名 | 大小 | 说明 |
4 Bytes | 1 | 分包大小 | 2 Bytes | 分包大小(摄像头模组内部保留无实际作用)。整包时为 0,立即返回图片数据,分包时非 0 (建议直接设置为 02H 00H - 厂家反馈) |
2 | 分辨率 | 1 Byte | ||
3 | 压缩比 | 1 Byte | 1~10 级,越小越清,但 JPEG 图片数据越大 (1 到 5 作用比较大,往后面可能没用作了 - 厂家反馈) |
示例:
MCU 发:90 EB 01 40 04 00 00 02 05 01 C1 C2
SXH485 H200 返回:90 EB 01 40 0B 00 00 BD C4 00 00 63 00 00 02 05 01 E0 EC
分包取图命令
分包取图命令用于获取图片数据。
数据域大小 | 序号 | 域名 | 典型值 | 大小 | 说明 |
6 Bytes | 1 | 开始地址 | 4 Bytes | 指定从 JPEG 图片开始地址处取数据 | |
2 | 指定从开始地址处获取的数据长度 | 2 Bytes | 最大不超过 4K |
示例:
MCU 发:90 EB 01 48 06 00 00 00 00 00 00 04 C1 C2
SXH485 H200 返回:90 EB 01 49 00 04 FF D8 … 6B 11
解析逻辑
整个解析逻辑可以概括为:UART 中断 + 定时器 + 状态机
通过 UART 的中断标志位 RXNE 完成数据的接收;通过 UART 的中断标志位 IDLE 来判断帧结束;通过定时器来判断接收超时;通过状态机来解析接收到的帧。
UART 中断接收
在 UART 中断处理函数主要完成以下 2 件事情:
- RXNE 标志位:将从串口接收到的数据暂存到 buf 中
- IDLE 标志位:帧接收完成,关闭 RXNE 和 IDLE 中断,关闭定时器,之后进行帧处理
尽量不要在 RXNE 标志位中去进行帧处理,RXNE 标志位只负责接收数据到 buf 中,中断处理尽量做到简洁。在 IDLE 标志位进行帧处理是因为已提前关闭了 RXNE 和 IDLE 中断,所以中断不会再次触发,可以进行帧处理。
/**
* @brief This function handles USARTy global interrupt request.
* @param None
* @retval None
*/
void USART2_IRQHandler(void)
{
if (USART_GetITStatus(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE) != RESET) {
USART_ClearITPendingBit(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE);
/* Read one byte from the receive data register */
g_arr_rx_buf[g_u16_rx_buf_thread_size++] = USART_ReceiveData(SXH485_H200_UART);
if (g_u16_rx_buf_thread_size == SXH485_H200_UART_RX_BUFF_SIZE) {
/* Disable the USARTy Receive interrupt */
USART_ITConfig(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE, DISABLE);
}
} else if (USART_GetITStatus(SXH485_H200_UART, USART_IT_IDLE) != RESET) {
/* Clear IDLE bit */
USART_ReceiveData(SXH485_H200_UART);
USART_ClearITPendingBit(SXH485_H200_UART, USART_IT_IDLE);
USART_ITConfig(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE, DISABLE);
USART_ITConfig(SXH485_H200_UART, USART_IT_IDLE, DISABLE);
sxh485_h200_timer_stop();
sxh485_h200_frame_handle();
}
}
状态机 (帧处理)
整个帧处理基于 状态机 来完成。一个一个字节进行处理,当一个状态完成时才切换到下一个状态。当整个解析完成时,会设置串口接收标志。
typedef enum
{
SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_HEADER_2_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_ADDR_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_CMD_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_LEN_L_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_LEN_H_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_DATA_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_CRC_L_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_CRC_H_STATUS,
SXH485_H200_FRAME_MAX_STATUS,
} sxh485_h200_frame_status;
/**
* @brief Command handle.
* @retval None.
* @retval None.
*/
void sxh485_h200_frame_handle(void)
{
uint16_t len = 0;
uint16_t recv_crc = 0;
uint16_t calc_crc = 0;
while (1) {
switch (s_st_sxh485_h200_frame_status) {
case SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS: {
if (g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_INDEX] != SXH485_H200_FRAME_HEADER_1) {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS;
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_ERROR);
return;
}
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_2_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_HEADER_2_STATUS: {
if (g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_HEADER_2_INDEX] != SXH485_H200_FRAME_HEADER_2) {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS;
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_ERROR);
return;
}
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_ADDR_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_ADDR_STATUS: {
if (g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_ADDR_INDEX] != s_u8_addr) {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS;
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_ERROR);
return;
}
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_CMD_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_CMD_STATUS: {
if (g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_CMD_INDEX] != s_u8_cmd) {
if ((g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_CMD_INDEX] == SXH485_H200_FRAME_CMD_PIC_GET_RECV) &&
(SXH485_H200_FRAME_CMD_PIC_GET == s_u8_cmd)) {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_LEN_L_STATUS;
} else {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS;
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_ERROR);
return;
}
} else {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_LEN_L_STATUS;
}
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_LEN_L_STATUS: {
len = 0;
len = g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_LEN_L_INDEX];
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_LEN_H_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_LEN_H_STATUS: {
uint16_t len_h = g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_LEN_H_INDEX];
len |= (len_h << 8);
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_DATA_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_DATA_STATUS: {
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_CRC_L_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_CRC_L_STATUS: {
recv_crc = 0;
recv_crc = g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_DATA_INDEX + len];
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_CRC_H_STATUS;
break;
}
case SXH485_H200_FRAME_CRC_H_STATUS: {
uint16_t recv_crc_h = g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_DATA_INDEX + len + 1];
recv_crc |= (recv_crc_h << 8);
calc_crc = crc16(&g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_ADDR_INDEX], len + 4);
if (recv_crc != calc_crc) {
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_CRC_ERROR);
} else {
sxh485_h200_cmd_handle(s_u8_cmd, &g_arr_rx_buf[SXH485_H200_FRAME_DATA_INDEX]);
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_OK);
}
s_st_sxh485_h200_frame_status = SXH485_H200_FRAME_HEADER_1_STATUS;
return;
}
default:
break;
}
}
}
定时器 (超时处理)
MCU 每发送一帧数据给 SXH485 H200 后,启动定时器。在定时器中断处理中完成以下事情:
- 关闭 RXNE 和 IDLE 中断
- 停止定时器
- 将接收标志设置为超时
/**
* @brief This function handles TIMx global interrupt request.
* @param None
* @retval None
*/
void TIM6_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) {
TIM_ClearITPendingBit(TIM6 , TIM_FLAG_Update);
USART_ITConfig(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE, DISABLE);
USART_ITConfig(SXH485_H200_UART, USART_IT_IDLE, DISABLE);
USART_ClearITPendingBit(SXH485_H200_UART, USART_IT_RXNE);
USART_ReceiveData(SXH485_H200_UART);
USART_ClearITPendingBit(SXH485_H200_UART, USART_IT_IDLE);
sxh485_h200_timer_stop();
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECV_TIMEOUT);
}
}
应用
以测试命令为例,当 MCU 发送测试命令之后,将串口接收标志设置为 receiving 状态, 一直等待串口接收标志变为非 receiving 状态后,说明帧处理完毕或者超时,返回结果。
/**
* @brief Check SXH485 H200 status
* @param status: Pointer to SXH485 H200 status
* @param timeout: Timeout. Unit in seconds.
* @retval SXH485 H200 operation status.
* This parameter can be a value of @ref sxh485_h200_ops_status.
*/
sxh485_h200_ops_status sxh485_h200_check(sxh485_h200_status* status, uint32_t timeout)
{
uint8_t send_size = 0;
sxh485_h200_recv_status recv_status = SXH485_H200_RECEIVING;
s_u8_cmd = SXH485_H200_FRAME_CMD_TEST;
sxh485_h200_buff_init();
send_size = sxh485_h200_test_frame_init(s_u8_addr, g_arr_tx_buf);
sxh485_h200_send(g_arr_tx_buf, send_size);
sxh485_h200_recv_flag_set(SXH485_H200_RECEIVING);
sxh485_h200_timer_cfg(timeout);
recv_status = sxh485_h200_recv_flag_get();
while (recv_status == SXH485_H200_RECEIVING) {
recv_status = sxh485_h200_recv_flag_get();
}
if (recv_status == SXH485_H200_RECV_OK) {
*status = g_st_sxh485_h200_status;
return SXH485_H200_OK;
} else {
return SXH485_H200_FAIL;
}
}
猜你喜欢
- 2024-10-12 STM32单片机-多串口printf()问题与ASCII码解析
- 2024-10-12 stm32F0 串口的几个特殊功能 stm32f1串口引脚
- 2024-10-12 STM32串口发送用哪个中断? stm32f4串口发送数据
- 2024-10-12 STM32F103编程学习——USB虚拟串口篇
- 2024-10-12 STM32F4入坑日记——串口发送数据(非中断)
- 2024-10-12 STM32 HAL库串口中断发送过程 stm32f4串口中断
- 2024-10-12 在货物监控设备研发时,STM32串口第一个字节丢失解怎么解决?
- 2024-10-12 STM32单片机采用环形缓冲区实现串口中断数据接收管理
- 2024-10-12 基于STM32的串口与DMA的完美组合(上)
- 2024-10-12 STM32下载程序新思路--使用串口下载STM32程序
你 发表评论:
欢迎- 最近发表
- 标签列表
-
- oraclesql优化 (66)
- 类的加载机制 (75)
- feignclient (62)
- 一致性hash算法 (71)
- dockfile (66)
- 锁机制 (57)
- javaresponse (60)
- 查看hive版本 (59)
- phpworkerman (57)
- spark算子 (58)
- vue双向绑定的原理 (68)
- springbootget请求 (58)
- docker网络三种模式 (67)
- spring控制反转 (71)
- data:image/jpeg (69)
- base64 (69)
- java分页 (64)
- kibanadocker (60)
- qabstracttablemodel (62)
- java生成pdf文件 (69)
- deletelater (62)
- com.aspose.words (58)
- android.mk (62)
- qopengl (73)
- epoch_millis (61)
本文暂时没有评论,来添加一个吧(●'◡'●)