Question

单片机串口数据处理框架

Answer 1

    串口通信具有广泛的应用，一方面串口配置简单，仅需3根线（tx、rx、gnd）即可实现通信，另一方面串口具备全双工通信的能力。因此串口开发是单片机开发中一个重要的能力。
    串口通信的难点在于，每条通信命令的长度可能不一致，何时判断数据包是否接收完整，每包数据如何校验，在单片机开发中均占用很大的工作量。

    由于单片机往往同时对接多个串口通信，可以将所有的通信统一处理，收到一包数据后再通知相应的线程进行处理。

     writeptr 和 readptr 分别记录串口缓冲区内数据写入和读取的指针（标号）。一般将缓冲区构建为环形缓冲， *writeptr==*readptr 认为缓冲区空， *writeptr==*readptr + 1 认为缓冲区满。 ctrl 字段用来控制是否开始计时数据接收超时，在超时时间内没接收到一个字节的数据，重新累计数据包超时时间， timeout 字段则是具体的超时时间。 discart 字段用来丢弃不完整的数据包，如果数据包在规定的时间内均没有收到完整数据，则将该数据包丢弃。
系统初始化时，对每个字段进行赋值：

    串口数据的接收既可以采用中断的方式，也可以采用DMA的方式。尽管中断方式会影响CPU使用效率，但从实际使用效果上来看，一般不是时间要求非常高的应用，中断的影响非常小。

    每收到一包数据，将 timeout 置零，并将 ctrl 置一，开始计算数据包是否超时。由于缓冲区是环形的， UartCtrl[UART_VIDEO].writeptr 字段增加时需要注意对边界的处理。
    通过定时器中不断检测相应的字段，来决定是否通知线程处理收到的数据包，或者丢弃不完整的数据包。

    串口数据包往往具有比较简单数据结构，如包头、包尾、长度、校验等字段，通过对每包数据相应字段的检验，判断数据包是否完整及合法。不同的传感器的通信格式一般都比较类似，因此可以采用以下的流程进行检验。最后既可以将合格的数据包复制到另外的缓存进行处理，也可以在该函数中直接处理以节省空间。

    处理完一包数据以后，若发现剩余长度大于0，认为环形缓存中还有待处理的数据包，重新进入该函数进行处理。

    串口数据的处理在单片机开发中占有很大比重的工作量，通过上述数据结构和相应处理函数，可以将不同的传感器的数据用同样的方式处理，有效提高开发效率。其他总线的数据处理，也可以采用类似的方式进行。