一種串口通訊數(shù)據(jù)處理分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種新型的串口通訊數(shù)據(jù)處理分析方法，屬于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在目前很多的工程化控制應(yīng)用中，大部分采用了PC機和多臺單片機構(gòu)成的主從 系統(tǒng)；單片機主要進行數(shù)據(jù)采集，處理現(xiàn)場信號，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)；PC機則通過對單片機進行 集中管理，完成信息顯示，數(shù)據(jù)運算并做出決策以分配任務(wù)。PC機與單片機之間則需通過通 訊方式完成數(shù)據(jù)交互，在眾多通訊接口中，串口通訊應(yīng)用比較普遍。
[0003] 串口通訊有RS232、RS422和RS485三種方式，按照字節(jié)流的方式來進行，即每中斷 一次，表明成功傳送或者接收一個字節(jié)；但是，由于RS232、RS422和RS485等串口通訊存在 不可靠、不穩(wěn)定的問題，因此需要提供一種新的串口通訊數(shù)據(jù)處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型的串口通訊數(shù)據(jù) 處理分析方法，該方法可以有效提高串口通訊的穩(wěn)定性。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種串口通訊數(shù)據(jù)處理分析方法，數(shù)據(jù)存儲時，將通訊數(shù)據(jù)存儲于大小為SIZE的 循環(huán)先進先出環(huán)形緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)中Tail指針表示該緩沖區(qū)中接收到的有效數(shù)據(jù)位置， Head指針表示該緩沖區(qū)中已經(jīng)處理的有效數(shù)據(jù)位置，HeadBak指針為Head指針的備份；數(shù) 據(jù)寫入時，首先判斷緩沖區(qū)是否寫滿，若Tail不等于Head，則表示緩沖區(qū)不滿，寫入數(shù)據(jù)； 否則，不能寫入；
[0007] 數(shù)據(jù)讀出處理分析時采用如下步驟進行：
[0008] 步驟一、讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進行前導(dǎo)碼檢查，若該數(shù)據(jù)與通信協(xié)議中預(yù)設(shè)的前導(dǎo)碼 不相等，則表明該數(shù)據(jù)不是前導(dǎo)碼，丟棄該數(shù)據(jù)，讀取下一個數(shù)據(jù)繼續(xù)進行前導(dǎo)碼檢查，直 到讀取數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的前導(dǎo)碼相等，即獲得前導(dǎo)碼，轉(zhuǎn)入步驟二；
[0009] 步驟二、讀取緩沖區(qū)中下一個數(shù)據(jù)進行幀長度檢查，若該數(shù)據(jù)不滿足通信協(xié)議中 對長度域可能出現(xiàn)的最大和最小包長要求，則表明該數(shù)據(jù)不是幀長度，丟棄該數(shù)據(jù)，讀取下 一個數(shù)據(jù)繼續(xù)進行幀長度檢查，直到讀取數(shù)據(jù)滿足通信協(xié)議要求，即獲得幀長度，轉(zhuǎn)入步驟 -* ? -?，
[0010] 步驟三、讀取緩沖區(qū)中下一個數(shù)據(jù)進行幀號檢查，若該數(shù)據(jù)與通信協(xié)議中預(yù)設(shè)的 幀號不相等，則表明該數(shù)據(jù)不是幀號，丟棄該數(shù)據(jù)，讀取下一個數(shù)據(jù)繼續(xù)進行幀號檢查，直 到讀取數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的幀號相等，即獲得幀號，并令HeadBak等于Head，轉(zhuǎn)入步驟四；
[0011] 步驟四、根據(jù)步驟二獲得的幀長度數(shù)據(jù)，連續(xù)讀取幀長度所述長度的數(shù)據(jù)作為數(shù) 據(jù)域數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入步驟五；
[0012] 步驟五，按照通信協(xié)議對步驟四獲得的數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)進行校驗和檢查，若校驗和錯 誤，則表明讀取的數(shù)據(jù)域中有數(shù)據(jù)有誤，放棄此次讀取的數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)，令Head=HeadBak， 轉(zhuǎn)入步驟一，即從HeadBak所示位置開始重新執(zhí)行步驟一~步驟五，進行數(shù)據(jù)讀取分析；若 校驗和正確，則讀?。℉ead-HeadBak+SIZE) %SIZE的長度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)幀號，執(zhí)行相應(yīng)的 操作。
[0013] 有益效果
[0014] (1)本發(fā)明采用循環(huán)先進先出環(huán)形緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)存儲，能夠利用循環(huán)FIFO緩沖 區(qū)的特性，提供對數(shù)據(jù)的緩存和對字節(jié)流數(shù)據(jù)靈活多樣的訪問方式；在讀取數(shù)據(jù)時，分別依 次對協(xié)議的各個域（前導(dǎo)碼、幀長度、幀號、數(shù)據(jù)域、校驗和）進行嚴格的檢查，實現(xiàn)對部分 含有錯誤域的包和不完整的包的完美過濾，以及對混亂數(shù)據(jù)中正確包準確無誤的抽取，減 少數(shù)據(jù)幀（即報文）讀取時由于數(shù)據(jù)錯誤提取帶來的對報文的錯誤解讀。
[0015] ⑵采用HeadBak對Head進行備份，當(dāng)幀頭分析結(jié)束后（即提取完幀號后），記錄 下Head的位置，以防后續(xù)數(shù)據(jù)不符合協(xié)議要求后，根據(jù)HeadBak重新恢復(fù)Head的位置，從 而防止前導(dǎo)碼等信息漏查。
【附圖說明】
[0016] 圖1為通訊協(xié)議結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖2為循環(huán)FIFO緩沖區(qū)示意。
[0018] 圖3為本發(fā)明流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020] 本發(fā)明一種新型的串口通訊數(shù)據(jù)處理分析方法，具體過程為：
[0021] (一）定義通訊協(xié)議
[0022] 串口通訊協(xié)議一般包含這樣幾個域：幀頭、用戶數(shù)據(jù)和幀尾，其中，幀頭包括前導(dǎo) 碼、幀長度和幀號；用戶數(shù)據(jù)對應(yīng)數(shù)據(jù)域；幀尾為校驗和。
[0023] (二）循環(huán)FIFO(先進先出）環(huán)形緩沖區(qū)
[0024] 本發(fā)明采用環(huán)形緩沖區(qū)作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放通信中發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。環(huán)形緩沖 區(qū)是一個先進先出的循環(huán)緩沖區(qū)，可以向通信程序提供對緩沖區(qū)的互斥訪問。環(huán)形緩沖區(qū) 有一個讀指針和一個寫指針。讀指針指向環(huán)形緩沖區(qū)中可讀的數(shù)據(jù)，寫指針指向環(huán)形緩沖 區(qū)中可寫的緩沖區(qū)。通過移動讀指針和寫指針就可以實現(xiàn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取和寫入。在通 常情況下，環(huán)形緩沖區(qū)的讀數(shù)據(jù)僅僅會影響讀指針，而寫數(shù)據(jù)僅僅會影響寫指針。
[0025] 采用具有先進先出功能的循環(huán)FIFO環(huán)形緩沖區(qū)進行串口數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，如圖2 所示。
[0026] 從圖2中可以看出，先進先出功能的FIFO緩沖區(qū)須定義一個大小為SIZE的緩 沖區(qū)，存放數(shù)據(jù)，Tail指針表示該緩沖區(qū)中接收到的有效數(shù)據(jù)位置，表示寫入的數(shù)據(jù)位 置；Head指針表示該緩沖區(qū)中已經(jīng)處理的有效數(shù)據(jù)位置，表示讀出的數(shù)據(jù)位置；初始化時， Head指針和Tail指針都指到0的位置；當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)存放到緩沖區(qū)后，Tail就加1， 當(dāng)Tail大于SIZE-I時，將Tail更新為0,數(shù)據(jù)接收時，線性緩沖區(qū)變成一個回環(huán)；當(dāng)系統(tǒng)從 緩沖區(qū)取出一個數(shù)據(jù)進行分析，Head就加1，當(dāng)Head大于SIZE-I時，將Head更新0,數(shù)據(jù) 分析時，線性緩沖區(qū)也變成一個回環(huán)；依據(jù)這種方法，可以看出，數(shù)據(jù)先到的，數(shù)據(jù)先分析， 建立了先進先出功能的FIFO循環(huán)緩沖區(qū)。
[0027] 這個結(jié)構(gòu)體很簡單，Tail表示寫入的數(shù)據(jù)位置，Head表示讀出的數(shù)據(jù)位置。在對 Head和Tail修改時，需要對SIZE取模，防止溢出。SIZE-般根據(jù)串口采用的波特率、數(shù)據(jù) 流量和計算機的處理速度來決定大小。
[0028] (三）緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的操作
[0029] 根據(jù)FIFO的方式實現(xiàn)緩沖區(qū)的初始化、寫入和讀出的操作時，需要注意以下幾 占.
[0030] 1)緩沖區(qū)的有效數(shù)據(jù)長度
[0031] 緩沖區(qū)的有效數(shù)據(jù)長度表示在緩沖區(qū)中存在的沒有及時處理的數(shù)據(jù)長度；可以這 樣計算：（Tail+SIZE-Head) %SIZEo
[0032] 2)緩沖區(qū)的可以寫入數(shù)據(jù)長度
[0033] 緩沖區(qū)的可以寫入數(shù)據(jù)長度表示在當(dāng)前緩沖區(qū)中還能寫入的數(shù)據(jù)長度；可以這樣 計算：SIZE-(