1、串口通信工程笔记之协议设计下面设计的串口通信协议用于完成双机互联程序的文件传输功能，简称 SPCP。设计思想基于枕帧传输方式，即在向串口发送数据时是一帧一帧地发送。为了保证可靠传输，通过握手建立连接，在每一帧的传输中，采用发送/应答/重连/失败方式。一、帧格式双机互联采用 3 种帧：控制帧、数据帧与短语帧。控制帧与数据帧用于文件传输，短语帧用于短消息发送。1. 数据帧包括帧头、负载数据和校验和。帧头 6 个字节，如下图所示，其中 count 表示负载数据的字节数，Check1 表示第 2 与第 3 字节校验和。0 1 2 3 4 50x00 0x00 count Check1图 1 数据帧头负
2、载数据长 count 字节，最多不超过 0x1000 字节。校验和占 2 个字节，是对负载数据计算校验和的结构。2. 控制帧控制帧和控制信号合作完成通信同步与控制任务，它只有帧头，长为 6 字节。0 1 2 3 4 50x00 0x01 nPack Check2图 2 传输起始控制帧nPack 表示本次传输共发送帧数，便于让接收方控制进度，Check2 为第 2，3 字节的校验和。当 nPack=Check2=0 时，表示本次传输结束，当接收方收到该帧时，不管是否已收到应收的帧数，都将结束此次传输。在没有发生传输错误的情况下，一次传输只会出现两次控制帧，第一次在传输开始时，第二次在传输结束时。
3、3. 短语帧短语帧中负载均为文本数据。发送与接收该帧不需要建立连接也没有错误控制，只是在帧头和帧尾插入了同步信号。0x03 文本数据 0x03图 3 短语帧结构二、控制信号为提高通信效率，SPCP 使用控制信号进行通信同步、纠错灯各种控制人物。SPCP 定义了 6 中控制信号：const BYTE SYN1 = 0x1; /请求const BYTE ACK1 = 0x2; /响应const BYTE RESEND1 = 0x4; /重发const BYTE BUSY1 = 0x7; /忙const BYTE BYE3 = 6, 0, 6; /断开连接const BYTE STR1 = 0x3;
4、 /短信息同步信号三、数据分帧及数据重组应用程序发送过来的数据作为一个流按 SPCP 进行分帧，切割后为每帧加上帧头和校验和，放入 SPCP 内部缓冲区内准备发送；在接收端，分帧的数据去掉帧头重新归到接收缓冲区流，由应用程序接收。图 4 数据分帧过程图 5 数据重组过程四、传输流程在发送数据前，SPCP 发送方将应用程序希望发送的数据进行分帧，然后按照下面的步骤通信。1. 握手1. 由发送端发送 SYN 信号，等待反馈；2. 接收端收到 SYN 后返回 ACK 信号；3. 发送端接收到 ACK 信号后，由发送端发送控制首帧；4. 接收到收到控制首帧后，CheckSum 错误则发送 RESEND
5、 信号，然后重复步骤cd；如果正确，发 ACK 信号；5. 发送端收到 ACK 信号后，转到 2 数据传输的步骤 a。2. 数据传输1. 由发送端发送第 i 帧帧头，等待反馈；若发送方发现该帧是控制结束帧，则转到 3 断开连接的步骤 a；2. 接收端收到帧头后，帧长度校验和错误则发 RESEND 信号，然后重复步骤 ab。如果正确，发 ACK 信号；3. 若发送端收到 ACK 信号，则发送帧中数据和校验和；4. 接收端收到数据后，数据校验和错误则发 RESEND 信号，然后重复步骤 cd。如果正确，发 ACK 信号；5. 若发送端收到 ACK 信号，则该帧数据发送成功。发送端发送 SYN 信号
6、，开始下一帧的握手过程；6. 若接收端收到 SYN 信号，则发送 ACK 信号进行确认；7. 若发送端接收到 ACK 信号，则重复 ae 步骤进行下一帧的传输。3. 断开连接1. 发送方发送控制结束帧，准备结束此次通信；2. 若接收端接收控制结束帧，则发送 ACK 信号，准备结束此次通信；3. 若发送端收到 ACK 信号，则发送 BYE 控制信号；4. 若接收方收到 BYE 信号，则拆除此次连接，同时发送 ACK 信号；5. 发送方收到 ACK 信号后，拆除连接。注意：上述 3 个阶段的所有步骤中都存在超时处理，即若通信的某一方在限定时间内没有收到答复，则将断开连接，结束此次通信。此外，如果因为某错误而引起的重发次数超过 3 次，也就中断此次通信。串口通信之数据接收处理 1
