目录
一、背景
- 题目：通过数字通道进行两个计算机系统的通讯
- 目标：设计、实现一个用于数字通道串行通讯的协议
- 硬件
2.软件
CLK上升沿检测DTA的值，作为1bit，存入寄存器中。
二、方案设计
（一）自定义协议格式
| START |
帧头 |
数据长度 |
标识 |
数据 |
数据效验 |
帧尾 |
| 1Byte |
1Byte |
1Byte |
1Byte |
1Byte |
2Byte |
1Byte |
| 0x53 |
0xFE |
0x01 |
0xDD |
0x0D0C |
0xFF |
1、起始标志：协议数据帧开始的标志，保留字为0x53。
2、帧头：同其他设备通信时首要的一致性保证，此次为0xFE。
3、数据长度：表示当前数据包的大小。
4、标识：可以自定义，对于不同的数据包，采用不同的标识。比如当为温度采样问题时，该为温度采集器序号。当为湿度采样问题时，该为湿度采集器序号。
5、真实数据：发送的数据内容，对于温度采样问题。
6、数据校验：根据前述数据所得的CRC32校验码。
7、结束标志：即帧尾，协议数据结束的标志，保留字为0xFF。
（二）、自定义协议详解
1、自定义协议采用的是端到端的通信。
2、自定义的通信协议采用2条信号线，1条时钟线（CLK）和1条数据线（DTA），属于串行半双工通信。每个从设备有自己的标识、帧头、数据、数据长度、数据校验、帧尾，主设备发送START信号（0x53）后，紧跟着发送想要数据的帧头（0xFE），当验证了帧头之后，该数据包即是我们所需的对应数据包。
3、CLK上升沿检测DTA的值，作为1bit，存入寄存器中。没有数据传输时，DAT上恒保持高电平。
4、START信号：当检测到DAT的值为0x53时，开始传输数据。
5、帧头：0xFE—>即在CLK时钟的8个周期内，此时传输了8bit数据为1111 1110时（即0xFE）,该数据包即是正确的数据包，在第一个字节后，主机立即读从机，开始接收该数据包。
6、STOP信号：当时钟线为高时，数据线上跳会产生停止信号，即为该数据包的帧尾（0xFF）。
三、课程作业实施
1、发送方法：
按照协议的要求去组织数据，把数据装入发送缓冲区，采用中断发送的方式，所有需要发送的数据被送入一个缓冲区，利用发送中断将缓冲区中的数据发送出去。这种方法的优点是占用处理器资源小，但是可能出现需要发送的数据不能立即被发送的情况，不过这种时延相当的小。
2、下位机中的数据接收和协议解析：
下位机接收数据采用中断接收。数据包的 解析过程可以设置到不同的位置。如果协议比较简单，整个系统只是处理 一些简单的命令，那么可以直接把数 据包的解析过程放入到中断处理函数中，当收到正确的数据包的时候，置位相应的标志，在主程序中再对命令进行处理。如果协议稍微复杂，比较好的 方式是将接收的数据存放于缓冲区中，主程序读取数据后进行解析。
3、数据包：
(1)数据包结构：
数据包（8个字节）= 起始标志（1个字节）+ 帧头（1个字节） + 数据长度（1个字节） + 标识（1个字节）+ 数据（1个字节） + 校验（2个字节，高字节在前） + 帧尾（1个字节）
(2)通信处理方式：
中断接收/发送 + 缓冲区
(3)协议的实现：
①接收： 我是在接收中断去实现协议功能的，即每接收中断一次（接收到一个字节）的时候，按照协议的要求去进行处理，如果这帧数据是正确的就置位Flag标志位，在大循环中再去进命令的解析，错误时则丢弃。
②协议解析的目的，首先判断数据包的完整性，正确性，然后提取数据类型，数据等数据，存放起来用于主程序处理。部分代码如下：
if(state_machine == 0) // 协议解析状态机
{
if(rcvdat == 0x53) // 接收到START标志
state_machine = 1;
else
state_machine = 0; // 状态机复位
}
..................
else if(state_machine == 9)
{
if(xorchkm == rcvdat) // 判断异或校验和是否相等
state_machine = 10;
else
state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 10)
{
if(0x0D == rcvdat) // 判断是否接收到帧尾结束符
{
flag= 0xaa; // 置标志，表示一个数据包接收到
}
state_machine = 0; // 复位状态机
}此过程中，使用了一个变量state_machine作为协议状态机的转换状态，用于确定当前字节处于一帧数据中的那个部位，同时在接收过程中自动对接收数据进行校验和处理，在数据包接收完的同时也进行了校验的比较。因此当帧尾结束符接收到的时候，则表示一帧数据已经接收完毕，并且通过了校验，关键数据也保存到了缓冲去中。主程序即可通过flag标志位来进行协议的解析处理。
四、测试结果
五、部分代码（完整代码可私聊我+QQ2521170001）
if(state_machine == 0) // 协议解析状态机
{
if(rcvdat == 0x53) // 接收到START标志
state_machine = 1;
else
state_machine = 0; // 状态机复位
}
else if(state_machine == 1)
{
if(rcvdat == 0xFE) // 接收到帧头第一个数据
state_machine = 2;
else
state_machine = 0; // 状态机复位
}
else if(state_machine == 2)
{
if(rcvdat == 0x7E) // 接收到帧头第二个数据
state_machine = 3;
else
state_machine = 0; // 状态机复位
}
else if(state_machine == 3)
{
sumchkm = rcvdat; // 开始计算累加、异或校验和
xorchkm = rcvdat;
if(rcvdat == m_SrcAdr) // 判断标识是否正确
state_machine = 5;
else
state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 5)
{
lencnt = 0; // 接收数据计数器
rcvcount = rcvdat; // 接收数据长度
sumchkm += rcvdat;
xorchkm ^= rcvdat;
state_machine = 6;
}
else if(state _machine == 6 || state _machine == 7)
{
m_ucData[lencnt++] = rcvdat; // 数据保存
sumchkm += rcvdat;
xorchkm ^= rcvdat;
if(lencnt == rcvcount) // 判断数据是否接收完毕
state_machine = 8;
else
state_machine = 7;
}
else if(state_machine == 8)
{
if(sumchkm == rcvdat) // 判断累加和是否相等
state_machine = 9;
else
state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 9)
{
if(xorchkm == rcvdat) // 判断异或校验和是否相等
state_machine = 10;
else
state_machine = 0;
}
else if(state_machine == 10)
{
if(0x0D == rcvdat) // 判断是否接收到帧尾结束符
{
flag= 0xaa; // 置标志，表示一个数据包接收到
}
state_machine = 0; // 复位状态机
}