CN112181883B - 一种串口通讯的数据传输方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种串口通讯的数据传输方法、系统及存储介质 Download PDF

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Abstract

本发明提供了一种串口通讯的数据传输方法、系统及存储介质,该数据传输方法包括:发送方按编码方的算法来计算得到要发送数据,通过串口写出,并将这个原始数据缓存起来;接收方收到协议数据后,将收到的数据按接收方解码方式进行解码并校验。本发明的有益效果是:本发明通过对协议的改进,可以确保收发双方协议顺序得到控制,如果出现协议传输错乱,可以通过双方约定的重发机制,确保消息按顺序到达。可以确保消息出现粘连的时候,也能解析出所有的帧数据,确保通讯能按照设计的方案运行。

Description

一种串口通讯的数据传输方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域,尤其涉及一种串口通讯的数据传输方法、系统及存储介质。
背景技术
在一般的串口通讯中,数据包的格式如下:
Figure GDA0003723254540000011
标志:1字节的包头起始标志,固定为0xF0。
数据长度:1字节,表示数据内容的长度,长度范围1~255。
数据内容:不定长字节,长度范围1~255。
校验和:1字节,所有数据内容相加后的和再强制转换为BYTE类型后的值。
接收方和发送方通过起始标识和数据长度来定义一帧的数据传输,应答的数据也一样按照相同的格式。这个格式在某些情况下,会出现粘包或者数据位错乱的时候,无法纠错重发。
发明内容
本发明提供了一种串口通讯的数据传输方法,包括如下步骤:
步骤1:约定收发双方的传送波特率、校验位和停止位;
步骤2:打开某个连接好的串口;
步骤3:发送方按编码方的算法来计算得到要发送数据,通过串口写出,并将这个原始数据缓存起来;
步骤4:接收方收到协议数据后,将收到的数据按接收方解码方式进行解码并校验;
步骤5:判断校验是否通过,若是,那么执行步骤6,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4;
步骤6:按协议数据进行操作,将操作的结果加上本条命令对应的seqID,按编码方的算法进行编码作为应答进行发送,该数据不用存缓存;
步骤7:发送方收到应答,进行解码校验;
步骤8:判断是否通过校验,如是,那么执行步骤9,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4;
步骤9:判断seqID对应的消息在发送缓存是否存在,若是,那么执行步骤10,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4;
步骤10:从缓存中删除已经发送成功的数据;
步骤11:发送方检查发送缓存,如果有超时没有应答的消息,则重发该帧数据,然后返回执行步骤3。
作为本发明的进一步改进,所述编码方的算法包括如下步骤:
步骤S1:将原始数据拷贝到一个数组中,并创建一个长度为第一设定值的输出数组;
步骤S2:输出数组第一个字节是0xF0,输出数组的第二个字节是数据长度,输出数组的第二个字节的数值是原始数据长度+第二设定值;
步骤S3:发送方计算本地的SeqID,从0开始,每次发送成功一条命令,累加值加1,一直累加到255,255之后重新置为0,按0到255循环,SeqID放在原始数据之后的一个字节;
步骤S4:将第二个字节、原始数据、SeqID进行异或,计算得到一个字节的校验和;
步骤S5:对第一字节之后的每一字节进行编码;
步骤S6:判断编码后的数值是否为0xf0,如果是,那么将0xf0转化为0xE0和0xEF,然后执行步骤S8,如果编码后的数值不是0xf0,那么执行步骤S7;
步骤S7:判断编码后的数值是否为0xE0,如果是,那么将0xE0转化为0xE0和0xDF,然后执行步骤S8,如果编码后的数值不是0xE0,那么执行步骤S8;
步骤S8:将数据按字节存储到输出数组;
步骤S9:最后得到输出数组和对应的编码后的长度,通过串口写出去,同时将该数据存储到本地发送缓存中,记录本地的发送时间;
步骤S10:发送方定时检查本地发送缓存,如果存在超过第三设定值没有回复的数据,重新发送本地发送缓存中的消息。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤6中,按协议数据进行操作,将操作的结果加上本条命令对应的seqID,按步骤S1至步骤S8进行编码作为应答进行发送,该数据不用存缓存。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤S1中,第一设定值为512字节。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤S2中,第二设定值为3。
作为本发明的进一步改进,在所述S10中,发送方定时1秒检查本地发送缓存,所述第三设定值为2秒。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤4中,接收方编码方式包括如下步骤:
步骤a:接收方遍历接受到的数据,如果只有一个0xF0,则从0xF0直接拷贝到结尾,作为一帧数据;如果数据中有2个或者以上的0xF0,每一个0xF0到下一个0xF0之间的数据作为一帧数据,存储成一个数组,包括标志0xF0;
步骤b:对每一帧数据,生成长度为第四设定值的解码数组,解码数组的第1个字节是0xF0;
步骤c:依次对第1个字节之后接收到的数据进行处理,判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xEF,如果是,那么解码成0xF0,然后执行步骤e,否则执行步骤d;
步骤d:判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xDF,如果是,那么解码成0xE0,然后执行步骤e,否则执行步骤e;
步骤e:将数据按字节复制到解码数组;
步骤f:从第二字节开始,到解码之后倒数第二字节结束的字节进行异或,得到的值为解码之后的校验和;
步骤g:检验和与解码数组倒数第一的数值进行比较,如果相等,那么表示数据编码正常,进行业务处理,提取解码数组倒数第二字节作为SeqID,按编码方式进行编码发送;如果不相等,表示中间传输异常,丢弃该帧数据。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤b中,第四设定值为256字节。
作为本发明的进一步改进,数据包的格式为:
Figure GDA0003723254540000031
Figure GDA0003723254540000041
本发明还提供了一种串口通讯的数据传输系统,包括:存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序,所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现本发明数据传输方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序配置为由处理器调用时实现本发明数据传输方法的步骤。
本发明的有益效果是:通过对协议的改进,可以确保收发双方协议顺序得到控制,如果出现协议传输错乱,可以通过双方约定的重发机制,确保消息按顺序到达。可以确保消息出现粘连的时候,也能解析出所有的帧数据,确保通讯能按照设计的方案运行。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2是本发明的编码方的算法流程图;
图3是本发明的接收方编码方式流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种串口通讯的数据传输方法,本发明以原始数据长度不超过240字节方式来说明,如果超过240字节,只需要将协议的双方的编码规则数据长度用高低2个字节表示即可。
在本发明中,通过对数据位进行扩展,将数据位进行二次编码,以满足数据同步和有序的目标。
Figure GDA0003723254540000042
如图1所示,本发明包括如下步骤:
步骤1:约定收发双方的传送波特率、校验位和停止位,例如波特率为38400,无校验位,1停止位。
步骤2:打开某个连接好的串口,比如COM1。
步骤3:发送方按编码方的算法(如图2所示的步骤S1-步骤S10)来计算得到要发送数据,通过串口写出,并将这个原始数据缓存起来。
步骤4:接收方收到协议数据后,将收到的数据按接收方解码方式进行解码并校验。
步骤5:判断校验是否通过,若是,那么执行步骤6,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4。
步骤6:按协议数据进行操作,将操作的结果加上本条命令对应的seqID,按编码方算法进行编码(步骤S1-步骤S8)作为应答进行发送,该数据不用存缓存。
步骤7:发送方收到应答,进行解码校验。
步骤8:判断是否通过校验,如是,那么执行步骤9,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4。
步骤9:判断seqID对应的消息在发送缓存是否存在,若是,那么执行步骤10,否则丢弃该帧数据,返回执行步骤4。
步骤10:从缓存中删除已经发送成功的数据。
步骤11:发送方检查发送缓存,如果有超时没有应答的消息,则重发该帧数据,然后返回执行步骤3,完成一帧帧数据发送和接收。
如图2所示,所述编码方的算法包括如下步骤:
步骤S1:将原始数据拷贝到一个BYTE数组中,并创建一个长度为512字节的输出BYTE数组。
步骤S2:输出数组第一个字节是0xF0,表示命令的开始字;输出数组的第二个字节是数据长度,输出数组的第二个字节的数值是原始数据长度+3。
步骤S3:发送方计算本地的SeqID,从0开始,每次发送成功一条命令,累加值加1,一直累加到255,255之后重新置为0,按0到255循环,SeqID放在原始数据之后的一个字节。
步骤S4:将第二个字节、原始数据、SeqID进行异或,计算得到一个字节的校验和。
步骤S5:对第一个字节之后的每一字节(每一字节包括第二个字节、原始数据、SeqID)进行编码。
步骤S6:判断编码后的数值是否为0xf0,如果是,那么将0xf0转化为0xE0和0xEF,然后执行步骤S8;如果编码后的数值不是0xf0,那么执行步骤S7。
步骤S7:判断编码后的数值是否为0xE0,如果是,那么将0xE0转化为0xE0和0xDF,然后执行步骤S8,如果编码后的数值不是0xE0,那么执行步骤S8。
步骤S9:最后得到输出数组和对应的编码后的长度,通过串口写出去,同时将该数据存储到本地发送缓存中,记录本地的发送时间,精确到毫秒。
步骤S10:发送方定时1秒检查本地发送缓存,如果存在超过2秒没有回复的数据,重新发送本地发送缓存中的消息。
如图3所示,在所述步骤4中,接收方编码方式包括如下步骤:
步骤a:接收方遍历接受到的数据,如果发现0xF0,就表示是一个命令的开始;如果数据中有2个或者以上的0xF0,每一个0xF0到下一个0xF0之间的数据作为一帧数据,存储成一个数组,包括标志0xF0,如果只有一个,则从0xF0直接拷贝到结尾,作为一帧数据。
步骤b:对每一帧数据,生成长度为256字节的解码数组,解码数组的第1个字节是0xF0。
步骤c:依次对第1个字节(标志)之后接收到的数据进行处理:判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xEF,如果是,那么解码成0xF0,然后执行步骤e,否则执行步骤d。
步骤d:判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xDF,如果是,那么解码成0xE0,然后执行步骤e;否则执行步骤e。
步骤e:将数据按字节复制到解码数组。
步骤f:从第二字节开始,到解码之后倒数第二字节结束的字节进行异或,得到的值为解码之后的校验和。
步骤g:检验和与解码数组倒数第一的数值进行比较,如果相等,那么表示数据编码正常,进行业务处理,提取解码数组倒数第二字节作为SeqID,按编码方式进行编码发送;如果不相等,表示中间传输异常,丢弃该帧数据。
本发明还公开了一种串口通讯的数据传输系统,包括:存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序,所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现本发明所述的数据传输方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序配置为由处理器调用时实现本发明所述的数据传输方法的步骤。
本发明通过对协议的改进,可以确保收发双方协议顺序得到控制,如果出现协议传输错乱,可以通过双方约定的重发机制,确保消息按顺序到达。可以确保消息出现粘连的时候,也能解析出所有的帧数据,确保通讯能按照设计的方案运行。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种串口通讯的数据传输方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:约定收发双方的传送波特率、校验位和停止位;
步骤2:打开某个连接好的串口;
步骤3:发送方按编码方的算法来计算得到要发送数据,通过串口写出,并将这个原始数据缓存起来;
步骤4:接收方收到协议数据后,将收到的数据按接收方解码方式进行解码并校验,将接收方收到的数据称为第一数据;
步骤5:判断校验是否通过,若是,那么执行步骤6,否则丢弃第一数据,返回执行步骤4;
步骤6:按协议数据进行操作,将操作的结果加上本条命令对应的seqID,按编码方的算法进行编码作为应答进行发送,将按编码方的算法进行编码作为应答的数据称为第二数据,第二数据不用存缓存;
步骤7:发送方收到应答,进行解码校验;
步骤8:判断是否通过校验,如是,那么执行步骤9,否则丢弃第二数据,返回执行步骤4;
步骤9:判断seqID对应的消息在发送缓存是否存在,若是,那么执行步骤10,否则丢弃第二数据,返回执行步骤4;
步骤10:从缓存中删除已经发送成功的数据;
步骤11:发送方检查发送缓存,如果有超时没有应答的消息,则重发步骤3中缓存的原始数据,然后返回执行步骤3;
所述编码方的算法包括如下步骤:
步骤S1:将原始数据拷贝到一个数组中,并创建一个长度为第一设定值的输出数组;
步骤S2:输出数组第一个字节是0xF0,输出数组的第二个字节是数据长度,输出数组的第二个字节的数值是原始数据长度+第二设定值;
步骤S3:发送方计算本地的SeqID,从0开始,每次发送成功一条命令,累加值加1,一直累加到255,255之后重新置为0,按0到255循环,SeqID放在原始数据之后的一个字节;
步骤S4:将第二个字节、原始数据、SeqID进行异或,计算得到一个字节的校验和;
步骤S5:对第一字节之后的每一字节进行编码;
步骤S6:判断编码后的数值是否为0xf0,如果是,那么将0xf0转化为0xE0和0xEF,然后执行步骤S8,如果编码后的数值不是0xf0,那么执行步骤S7;
步骤S7:判断编码后的数值是否为0xE0,如果是,那么将0xE0转化为0xE0和0xDF,然后执行步骤S8,如果编码后的数值不是0xE0,那么执行步骤S8;
步骤S8:将数据按字节存储到输出数组;
步骤S9:最后得到输出数组和对应的编码后的长度,通过串口写出去,同时将该数据存储到本地发送缓存中,记录本地的发送时间;
步骤S10:发送方定时检查本地发送缓存,如果存在超过第三设定值没有回复的数据,重新发送本地发送缓存中的消息。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,在所述步骤S1中,第一设定值为512字节;在所述步骤S2中,第二设定值为3。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,在所述步骤6中,按协议数据进行操作,将操作的结果加上本条命令对应的seqID,按步骤S1至步骤S8进行编码作为应答进行发送,第二数据不用存缓存。
4.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,在所述S10中,发送方定时1秒检查本地发送缓存,所述第三设定值为2秒。
5.根据权利要求1至4任一项所述的数据传输方法,其特征在于,在所述步骤4中,接收方编码方式包括如下步骤:
步骤a:接收方遍历接受到的数据,如果只有一个0xF0,则从0xF0直接拷贝到结尾,作为一帧数据;如果数据中有2个或者以上的0xF0,每一个0xF0到下一个0xF0之间的数据作为一帧数据,存储成一个数组,包括标志0xF0;
步骤b:对每一帧数据,生成长度为第四设定值的解码数组,解码数组的第1个字节是0xF0;
步骤c:依次对第1个字节之后接收到的数据进行处理,判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xEF,如果是,那么解码成0xF0,然后执行步骤e,否则执行步骤d;
步骤d:判断数值是否为0xE0且后面的数值是否为0xDF,如果是,那么解码成0xE0,然后执行步骤e,否则执行步骤e;
步骤e:将数据按字节复制到解码数组;
步骤f:从第二字节开始,到解码之后倒数第二字节结束的字节进行异或,得到的值为解码之后的校验和;
步骤g:检验和与解码数组倒数第一的数值进行比较,如果相等,那么表示数据编码正常,进行业务处理,提取解码数组倒数第二字节作为SeqID,按编码方式进行编码发送;如果不相等,表示中间传输异常,丢弃第一数据。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法,其特征在于,在所述步骤b中,第四设定值为256字节。
7.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,数据包的格式为:
Figure FDA0003719666300000031
8.一种串口通讯的数据传输系统,其特征在于,包括:存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序,所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现权利要求1-7中任一项所述的数据传输方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序配置为由处理器调用时实现权利要求1-7中任一项所述的数据传输方法的步骤。
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