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    欢乐升级等级:嵌入式硬件通信接口协议-UART(五)数据包设计与解析

    作者:时间:2019-03-20来源:网络收藏

    欢乐升级网页版 www.rqcx.net   上一节讲到起止式SST(Start-Stop-Type)帧结构协议,该协议利用帧头、长度、校验构建帧结构,基于帧结构能实现对数据包的可靠、准确传输。

    本文引用地址://www.rqcx.net/article/201903/398679.htm

      应用层数据包设计思路

      回到工程本身,帧结构中的数据包才是应用程序最终需要解析使用的,且与具体的业务需求有关。

      这篇文章将简单介绍,在数据包里如何设计应用层的交互指令,从而实现具体的业务需求。分享个思路,就当抛砖引玉了。

      类似于帧结构,在设计数据包时,根据交互逻辑的具体需求,同样采用逐字节组成字段,字段组成数据包,从而完成指令交互。

      具体到项目中,一般地有目标地址、源地址、指令类型、传输方向、级联序号、参数ID、参数值等等。

      字段的定义因项目需求而定,以上提及的字段可能存在且不限于此。

      以下介绍在具体项目中,对数据包设计与解析思路。工程实践中方法众多,相信很多经验娴熟的老工程师肯定都有各自巧妙的编程思路,欢迎在本页留言交流。

      项目案例

      基于nRF51822的BLE终端设备,与上位机使用通信,物理线路使用USB转。

      数据包定义

      类型定义

      参数名&参数值定义

      根据以上定义,可以为应用程序设计指令解析的结构体,结构体中所定义的类型type和参数名para,使用枚举类型定义:

      


      常规解析过程

      解析函数,一般地会把输入参数的 *indata,利用一个新的结构体指针指向该输入参数,之后的解析使用结构体指针来对数据处理,增强代码可读性!

      


      上述截图中的定义方式出现了警告,这里需要做个如下的强制转换:

      


      常规的判断处理,多采用switch(){case :}联合if(...){;}else(...){;}判断逻辑,这个模式的判断处理架构如下:

      


      以上的做法,依次去判断类型type、参数名para,然后直接处理。当这两个字段的枚举成员数量少,倒还可以这么判断;但是如果工程需要扩展、业务有了新的需求,那么if(...){;}else(...){;}的逐一判断将会使得解析函数里的代码量巨大!

      总结有这几个缺点:

      1.业务需求有多少个类型或者其他分支,就需要多少个这样的判断逻辑,对于编写代码变成个体力活;

      2.在代码查看、维护时,面对的还是罗列了一大堆的switch(){case :}和if(...){;}else(...){;}语句;

      3.增删功能时,需要找到代码中具体的判断位置,然后小心翼翼给注释或者修改掉。

      这里已经没有任何的技术含量,基本上就是复制粘贴判断语句、修改判断对象,说到底也就是个查表的过程!

      构建查表方式解析

      既然要查表,当然是有个while()循环,然后递增某一变量来查表的过程。在这里,数据包结构体中定义的类型type、参数名para,都可以作为查表的对象,该如何选择?

      假设:

      1.以类型作为查表对象,假如查表后类型等于查询参数,那么参数名仍然是个多个分支的情况,要么继续查表要么继续采用switch(){case :}或者if(...){;}else(...){;}来判断众多不同的参数名;

      2.以参数名作为查表对象,假如查表后参数名等于设备运行状态,那么类型需要做最多三种判断:查询、设置、其他。

      对比以上两种,必然是第2个更能提高编程效率、缕清逻辑框架。

      要查表就要建表,建表的结构体,以参数名para作为被查对象,并且以回调函数的形式执行查表结果。建表如下:

      


      说是建表,其实就是定义一个结构体数组,数组的每个元素都是结构体类型,这里的结构体,主要由数据包协议的参数名和回调函数组成,定义如下:

      


      在执行数据包解析的时候,查表的思路是:

      1.先创建一个表结构的指针*ptable指向表的开始位置,也就是指向数组内第一个元素{ECHO, dcapp_dev_echo}

      2.再创建一个数据包结构的指针*pbuf指向输入数据首地址

      3.通过递增ptable指针,对ptable与pbuf的参数名成员进行比对

      4.最后执行ptable指针对应回调函数

      


      以上的思路,放到代码中,仅仅数行就可以实现对输入数据包参数名的解析!高效、清晰!

      另外,建表时,把无效参数名对应的值和对应的回调函数放在最后,这样做的好处是查完整个表,无需区分是否找到对应的参数名,而直接执行指针对应的回调函数即可。

      这样即使是未找到参数名,也会执行表中最后一个元素,就是错误解析的回调函数dcapp_parser_err()。

      有了这样一个查表的处理方式,增删指令功能就变得简单太多了!增加功能,只需要在表中添加参数名和对应的回调函数,删除某功能,也是回到表中找到对应的参数名和回调函数即可!

      总结一下,虽然查表方式非常清晰,但是对应的回调函数内部,需要独自处理和实现,并且每个参数名都需要单独处理。相比于采用switch(){case :}联合if(...){;}else(...){;}判断逻辑,确实清晰很多。

      以上的查表思路,来源于经历的项目,同时还参考了

      《STM32CubeExpansion_MEMSMIC1_V1.1》

      这个ST官方的数字麦克风开源项目示例,作为USB音频设备时,类似的回调函数方式:

      


      调试截图

      正确解析了数据包的参数名之后,对应的函数执行结果是打印输出调试信息,如下截图:

      


      以上是初步的解析效果,可以通过回调函数,正确地跳转到对应的函数执行。具体的处理仍需要针对项目的业务需求而设计,在此不做更多的延伸。



    关键词: 嵌入式 UART

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