【笔记】自定义通信协议—基于串口的C实现（接收篇）

博主： Sakwe
发布时间：2020 年 03 月 20 日
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分类：开发

## 原创文章，禁止转载

很久没有更新文章了，来两篇硬核点的自定义协议，不接受转载，仅做笔记备忘~

在数据传输过程中，数据的**安全传输**是非常非常重要的，比如TIP/IP七层模型，每一层模型中都需要遵守对应的协议，它有着严格的标准，无规矩不成方圆。只有所有的设备厂商，软件开发者，和上层应用都遵守同一套标准协议，数据才能完整、安全地传输。

举个例子，在发起一次HTTP请求时，需要TCP经过三次/四次握手的阶段，**注意**：`三次挥手与四次握手是在TCP中进行的！而不是HTTP！`
如图：
![163ea23be8742518.png](https://pic.codess.cc/images/2020/03/20/163ea23be8742518.png)

TCP三次握手的目的，是为了解决UDP传输不可靠缺点，因为它能保证数据准确到达客户端设备，这里不介绍TCP三次握手的具体步骤，而是通过这个例子来说明，数据传输过程中，安全性是最重要的。而如何确保数据的安全传输，就需要有特定的协议来规范数据。

前些时间，遇到了一个产品上报的数据时不时就会出错的情况，经过仔细排查之后发现，是串口收发的数据存在丢包的情况，但是在测试时却很难复现，猜测可能是在实际环境中存在干扰所致，所以问题也就很简单：给串口传输加一层协议。也就是本篇文章的重点，**自定义串口协议的实现**。

多数情况下，工业应用中串口设备传输的数据，都是以16进制字节流的形式，而不会传输`string`字符串，当然`string`在ASIIC码中也是以字节表示。但是如果你直接使用`string`对数据进行描述的话，产品被人抄袭或破解的可能性就会大大增加，所以这也是有安全性考虑的。

`遵循商业保密的原则，下图所示的串口协议均为本人自行定义，网上类似文章很多，不参与深入讨论。且文中所有代码均只做示范参考，点到为止。写本篇文章的目的也仅仅作为自己的技术笔记，本人对此文拥有绝对解释权利，禁止一切形式转载与盗用，必要情况下会对此文章进行加密。`

![152601.png](https://pic.codess.cc/images/2020/03/23/152601.png)

如上图，一帧串口数据可以分为`起始位，包长，报文类型，数据长度，数据域，校验和还有结束位`。

在 C 实现中，可以将一帧数据包定义为一个结构体；

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我们知道，串口数据是要通过串口中断进行接收的，但是在中断中是不能运行占时间的处理程序的，所以，`数据处理函数千万不要放在串口中断中，一定要等到串口接收完成之后，再跳转到数据接收函数`，也就是说：在串口中断中，先将所有数据收进串口FIFO，同时标志位置位，再另开线程通过判断标志位的方法，去处理接收进来的数据，此时的数据是完整收进来了的。

串口接收进程示例：

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这个程序的核心在于，串口接收进程的处理上，按字节处理，通过数组进行偏移，同时需要特别注意的是：`串口接收Buff(FIFO)数组，与协议解析Buff数组 不要混用同一个！`这是很多新手容易忽视的一个细节，因为串口中断接收与协议解析，几乎是同时正在进行的两个任务，如果通用一个Buff数组，这会导致数组出错！同理，协议解析与数据处理函数也不要公用一个Buff。

最好在传入数组之后，做一个判断，判断前后两个数组是否已经完全拷贝成功，确保数据传入成功了再对前一个数组进行清零，释放内存。

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接收函数就是这样，比较简单但也容易出错，下一篇更新：
自定义通信协议—基于串口的C实现（发送篇）

感谢您的阅读与支持~

The End~