CN112882976B - 一种降低单片机通信占用内存的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低单片机通信占用内存的方法,通过将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据后,依次接收数据的高4位、低4位,进行实时合并,此过程不需要开辟大的接收缓冲区,在发送时,对发送数据进行实时高4位与低4位拆分,并转换为ASCII码数据进行即时发送,此过程不需要开辟大的发送缓冲区;采用本发明的方法能明显减少串口通信所使用的内存,适用于小内存的单片机使用。
Description
技术领域
本发明属于单片机设计领域,具体涉及一种降低单片机通信占用内存的方法。
背景技术
大多数单片机的内存都比较小,对于较复杂的软件,如果内存规划不好,会在程序运行中跑飞,因此对于每项功能,在保证程序正常运行的情况下,应使所占用的内存尽量少。
在一些通信协议中,除SOI和EOI是以十六进制解释、二进制传输外,其余各项都是以十六进制解释、以十六进制—ASCII码的方式传输,每个字节用两个ASCII码表示,即高四位用一个ASCII码表示,低四位用一个ASCII码表示。目前常规的方法是:在发送时,将要发送的一帧数据按通信协议规定的格式序列存放在一个发送帧数据缓冲区中,再将这帧数据按要求进行拆分转换,保存在发送缓冲区中,然后发送缓冲区的数据按字节进行传输,这两个缓冲区占用的内存单元数量至少为帧数据长度的3倍;在接收时,将接收的一帧数据保存在一个足够大的接收缓冲区中,然后按照通信协议要求进行转换合并,存放在接收帧数据缓冲区中,此缓冲区即为得到的实际有用数据,程序按协议规定格式对实际有用的数据进行分析处理,接收时的这两个缓冲区占用的内存单元数量至少为接收帧有效数据长度的3倍。
发明内容
发明目的:为解决现有单片机通信占用内存过大导致内存规划不合理的问题,本发明提出了一种降低单片机通信占用内存的方法。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:一种降低单片机通信占用内存的方法,包括:
在接收数据时,将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据,依次接收转换后的二进制数据的高4位、低4位,进行实时合并;
在发送数据时,依次从发送缓冲区取出1个字节数据作为待发送的数据,对待发送的数据进行实时高4位与低4位拆分,先将待发送数据的高4位转换为ASCII码数据进行发送,再将待发送数据的低4位转换为ASCII码数据进行发送。
进一步的,所述的“在接收数据时,将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据,依次接收转换后的二进制数据的高4位、低4位,进行实时合并”,具体包括以下步骤:
步骤1:定义一个字节变量i;
步骤2:将接收到的字节数据读到字节变量i中;
步骤3:判断当前帧尾标志是否为1,若帧尾标志为1,则说明一帧数据接收结束,根据上位机命令,将准备应答的数据存入发送缓冲区,进行串口发送,子程序返回;若帧尾标志为0,则判断帧头标志是否为1,若帧头标志为1,则执行步骤4,若帧头标志为0,则执行步骤5;
步骤4:判断接收到的字节数据是否为帧尾,若为帧尾,则对帧数据进行校验,若校验失败,则丢弃本帧数据,清帧头标志和清帧尾标志,子程序返回;若校验成功,则清帧头标志和置帧尾标志,取出命令字节数据,由主程序读取执行,子程序返回;若接收到的字节数据不是帧尾,则执行步骤6;
步骤5:判断接收到的字节数据是否为帧头,若是,则置帧头标志=1,接收缓冲区指针复位,指向接收区起始位置,清接收字节数,低4位标志置0,子程序返回;否则,清帧头标志和清帧尾标志,子程序返回;
步骤6:将字节变量i中的字节数据ASCII码转换成二进制数据,判断低4位标志是否为0,若为0,则表明当前接收的数据是高4位,保存接收到的数据高位到缓冲区,置低4位标志=1,子程序返回;否则表明当前接收的数据是低4位,接收数据长度+1,执行步骤7;
步骤7:判断接收数据长度是否超过允许的接收长度,若超过,则表明接收的是无效帧数据,将帧头标志置为0,接收缓冲区指针复位,清接收字节数,低4位标志置0,子程序返回;否则,低4位与缓冲区中的数据拼装,将拼装后的数据存放在接收帧数据缓冲区,清低4位标志,子程序返回。
进一步的,所述的“对待发送的数据进行实时高4位与低4位拆分,将待发送数据的高4位转换为ASCII码数据进行发送,将待发送数据的低4位转换为ASCII码数据进行发送”,具体包括以下步骤:
S201:读入n个待发送数据至发送缓冲区;
S202:定义一个变量d和求和变量pf,并设置求和变量pf的初值为0;
S203:从发送缓冲区中取出1个数据,存入变量d;
S204:变量d与求和变量pf相加,存入求和变量pf,作为校验和;
S205:将变量d进行数据拆分并发送;
S206:判断n个待发送数据是否发送完成,若未完成,则继续进入S203;若完成,则进入S207;
S207:对求和变量pf进行数据拆分发送。
进一步的,所述的数据拆分并发送,具体包括以下步骤:
S2051:定义一个变量ch;
S2052:将待发送数据右移4位,取高4位,放入变量ch中;
S2053:将高4位数据按16进制字符转换为ASCII码;
S2054:发送所转换的ASCII码;
S2055:将待发送数据取低4位,放入变量ch中替换原数据;
S2056:将低4位数据按16进制字符转换为ASCII码;
S2057:发送所转换的ASCII码。
有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点:
(1)本发明通过对通信数据实时拆分与合并,减少通信占用的内存;
(2)在同样保证程序正常运行的情况下,采用本发明方法,单片机串口通信所使用的内存明显减少,所需内存约为普通技术方案的1/3。
附图说明
图1为单片机主程序流程示意图;
图2为串口发送子程序流程示意图;
图3为串口拆分数据发送流程示意图;
图4为串口中断接收流程示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例进一步阐述本发明的技术方案。
在一些通信协议中,除SOI和EOI是以十六进制解释、二进制传输外,其余各项都是以十六进制解释、以十六进制—ASCII码的方式传输,每个字节用两个ASCII码表示,即高四位用一个ASCII码表示,低四位用一个ASCII码表示。对于类似的通信协议,在同样保证程序正常运行的情况下,本发明将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据后,依次接收数据的高4位、低4位,进行实时合并,此过程不需要开辟大的接收缓冲区,在发送时,对发送数据进行实时高4位与低4位拆分,并转换为ASCII码数据进行即时发送,此过程不需要开辟大的发送缓冲区;采用本发明的方法能明显减少串口通信所使用的内存,本方法所需内存约为现有技术的1/3,适用于小内存的单片机使用。
现对该降低单片机通信占用内存的方法,说明如下:
参看图1,单片机上电后,程序开始启动,进入以下步骤,循环运行:
S1:初始化,包括各IO口及串口模块的初始化配置,设置发送及接收缓冲区,并设置相关标志,开串口中断;
S2:运行主程序;
S3:检查是否接收到完整的上位机命令帧数据,根据命令码进行判断,若命令码不为0,则说明接收到完整的上位机命令帧数据,进入S4处理命令帧数据,若命令码为0,则说明没有接收到完整的上位机命令帧数据,则进入S2主程序继续循环;
S4:处理上位机命令;
S5:复位相关通信标志,开串口中断,进入主程序继续循环。
其中,在S4处理上位机命令时,先根据命令码,将准备应答的数据存入到发送缓冲区,然后进入下面的串口发送子程序,将发送缓冲区的n个待发送数据,向上位机发送,现结合图2对该过程进行说明:
S201:读入发送缓冲区的n个待发送数据;
S202:定义一个变量d和求和变量pf,并设置求和变量pf的初值为0;
S203:从发送缓冲区中取出1个数据,存入变量d;
S204:变量d与求和变量pf相加,存入求和变量pf,作为校验和;
S205:将变量d进行数据拆分并发送,这样做的目的为不破坏发送缓冲区的数据;
S206:检查n个待发送数据是否发送完成,若未完成,则继续进入S203;若完成,则进入S207;
S207:对求和变量pf进行数据拆分发送。
现结合图3对数据拆分并发送过程进行说明:
S2051:定义一个变量ch;
S2052:将待发送数据右移4位,取高4位,放入变量ch中;
S2053:将高4位数据按16进制字符转换为ASCII码;
S2054:发送所转换的ASCII码;
S2055:将待发送数据取低4位,放入变量ch中,当变量ch中放入新的数据时,原数据自动清空,被新的数据替代,在此步骤中,只有低4位,此时高4位为0000;
S2056:将低4位数据按16进制字符转换为ASCII码;
S2057:发送所转换的ASCII码。
参看图4,串口中断接收子程序,按如下步骤进行:
S301:串口有中断信号,主程序暂停运行,进入串口中断;
S302:定义一个字节变量i;
S303:检查发送中断标志TI;
S304:判断TI标志,若为0,则进入步骤S306;若为1,则进入步骤S305;
S305:清TI标志,令TI=0;
S306:检查接收中断标志RI;
S307:判断RI标志,若为0则串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方;若为1,则进入步骤S308;
S308:清RI标志,令RI=0;
S309:将接收的字节数据读到字节变量i中;
S310:检查帧尾标志是否为1,若是则进入步骤S311;否则进入步骤S312;
S311:完成一帧数据的接收,取出命令码,保留在主程序运行过程中处理命令,串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方;
S312:检查帧头标志是否为1,若是,说明已经进入到数据帧的接收,进入步骤S314;否则进入步骤S313;
S313:判断刚接收的数据是否为帧头,若是则进入步骤S329;否则是无效数据,进入步骤S317;
S314:判断刚接收的数据是否为帧尾,若是则表明接收到一帧完整的数据,进入步骤S315;否则进入步骤S320,继续接收下一个数据;
S315:按协议校验帧数据;
S316:判断校验结果,若不正确,丢弃本帧数据,进入步骤S317;若正确,进入步骤S318;
S317:清帧头标志,清帧尾标志,串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方;
S318:清帧头标志,置帧尾标志为1;
S319:取出命令字节作为命令码,保留在主程序运行过程中读取并执行命令,串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方;
S320:将接收到的16进制数字符的ASCII码转换为二进制码;
S321:检查低4位标志是否为0,若是,表明接收的数据仅是一个数据的高4位,进入S322;否则,低4位标志为1,表明接收到一个完整的有效字节数据,进入步骤S324;
S322:保存接收的数据高4位到缓冲区;
S323:置低4位标志=1,下一待接收的数据为有效字节数据的低4位;
S324:接收数据长度+1;
S325:判断是否超过允许的接收长度,若超过,表明接收的是无效帧数据,进入步骤S329;否则进入步骤S326;
S326:将接收到的低4位数据与缓冲区中的数拼装,保存接收的完整的有效字节数据;
S327:将接收指针指向接收缓冲区下一存贮单元,以便存入下一接收数据;
S328:清低4位标志,表明即将接收到的字节数据为下一有效数据的高4位;串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方;
S329:接收到帧头,置帧头标志=1,进入步骤S331。
S330:丢弃无效帧数据,清帧头标志,即置为0;
S331:接收缓冲区指针复位,指向接收区起始位置,以便存入下一帧数据;
S332:清接收字节数;
S333:将低4位标志清0,表示下一数据为重新开始的帧数据;串口中断接收,子程序返回至调用该子程序的地方。
Claims (3)
1.一种降低单片机通信占用内存的方法,其特征在于:包括:
在接收数据时,将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据,依次接收转换后的二进制数据的高4位、低4位,进行实时合并;
在发送数据时,依次从发送缓冲区取出1个字节数据作为待发送的数据,对待发送的数据进行实时高4位与低4位拆分,先将待发送数据的高4位转换为ASCII码数据进行发送,再将待发送数据的低4位转换为ASCII码数据进行发送;
所述的在接收数据时,将接收到的ASCII码数据转换成二进制数据,依次接收转换后的二进制数据的高4位、低4位,进行实时合并,具体包括以下步骤:
步骤1:定义一个字节变量i;
步骤2:将接收到的字节数据读到字节变量i中;
步骤3:判断当前帧尾标志是否为1,若帧尾标志为1,则说明一帧数据接收结束,根据上位机命令,将准备应答的数据存入发送缓冲区,进行串口发送,子程序返回;若帧尾标志为0,则判断帧头标志是否为1,若帧头标志为1,则执行步骤4,若帧头标志为0,则执行步骤5;
步骤4:判断接收到的字节数据是否为帧尾,若为帧尾,则对帧数据进行校验,若校验失败,则丢弃本帧数据,清帧头标志和清帧尾标志,子程序返回;若校验成功,则清帧头标志和置帧尾标志,取出命令字节数据,由主程序读取执行,子程序返回;若接收到的字节数据不是帧尾,则执行步骤6;
步骤5:判断接收到的字节数据是否为帧头,若是,则置帧头标志=1,接收缓冲区指针复位,指向接收区起始位置,清接收字节数,低4位标志置0,子程序返回;否则,清帧头标志和清帧尾标志,子程序返回;
步骤6:将字节变量i中的字节数据ASCII码转换成二进制数据,判断低4位标志是否为0,若为0,则表明当前接收的数据是高4位,保存接收到的数据高位到缓冲区,置低4位标志=1,子程序返回;否则表明当前接收的数据是低4位,接收数据长度+1,执行步骤7;
步骤7:判断接收数据长度是否超过允许的接收长度,若超过,则表明接收的是无效帧数据,将帧头标志置为0,接收缓冲区指针复位,清接收字节数,低4位标志置0,子程序返回;否则,低4位与缓冲区中的数据拼装,将拼装后的数据存放在接收帧数据缓冲区,清低4位标志,子程序返回。
2.根据权利要求1所述的一种降低单片机通信占用内存的方法,其特征在于:所述的对待发送的数据进行实时高4位与低4位拆分,将待发送数据的高4位转换为ASCII码数据进行发送,将待发送数据的低4位转换为ASCII码数据进行发送,具体包括以下步骤:
S201:读入n个待发送数据至发送缓冲区;
S202:定义一个变量d和求和变量pf,并设置求和变量pf的初值为0;
S203:从发送缓冲区中取出1个数据,存入变量d;
S204:变量d与求和变量pf相加,存入求和变量pf,作为校验和;
S205:将变量d进行数据拆分并发送;
S206:判断n个待发送数据是否发送完成,若未完成,则继续进入S203;若完成,则进入S207;
S207:对求和变量pf进行数据拆分发送。
3.根据权利要求2所述的一种降低单片机通信占用内存的方法,其特征在于:所述的数据拆分并发送,具体包括以下步骤:
S2051:定义一个变量ch;
S2052:将待发送数据右移4位,取高4位,放入变量ch中;
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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