七 安全可靠的校验.docx
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七安全可靠的校验
第七节：
安全可靠的串口通讯协议之校验
（1）开场白：
串口通讯的协议各种各样，五花八门。
有的协议没有校验，有的协议有校验，它们的存在都有它们的道理。
没有校验的协议，感觉更简单直接，传输与处理的速度更加快。
有校验的协议，感觉用起来更加放心点。
这节将要介绍我常用校验的三道防火墙。
它们分别是提取数据头，判断数据总数，判断所有字节的累加和。
在上一节中略加修改即可完成本节的实验。
（2）功能需求：
无论是单片机还是上位机，最好在固定协议前多发送一个填充的无效字节0x00，因为硬件原因，第一个字节往往容易丢失。
通讯协议：
EB0055 XXYYYYYYYYCY
其中前三位EB0055为数据头，XX为数据长度，YY为数据，CY为前面所有字节的累加和。
累加和的意思是所有数据相加，你只要定义一个字节变量用来接收所有数据的累加和，那么超过一个字节的部分会自动丢弃。
比如以下数据：
EB005504021256A250
其中EB0055为数据头，04为数据总数，021256A2为数据，50为前面所有字节的累加和。
累加和可以用电脑系统自带的计算器来验证。
打开电脑上的计算器，点击“查看”下拉的菜单，选“科学型”，然后选左边的“十六进制”，最后选右边的“字节”，然后把前面所有的字节相加，它们的和就是50，没错吧。
任意时刻，从电脑“串口调试助手”上位机收到的一堆数据中，只要此数据满足以上我介绍的三道防火墙，那么就往上位机发送“eb 00aa”表示确认，同时蜂鸣器叫一声。
如果校验出错，则往上位机发送“eb 0055”表示出错。
（3）硬件原理：
把单片机串口通讯的那两个引脚经过一个MAX3232之后直接跟电脑的9针串口通讯。
我发现很多朋友会选MAX232这个芯片，而我本人更加推荐用MAX3232。
因为MAX232只支持5V，不是宽压的，而MAX3232不但支持5V，还支持3V。
每个人的记忆力都很宝贵，用232串口我只选MAX3232，不管它是用5V工作还是3V工作。
就像74系列的芯片，我的心中只有你（74HC）没有它（74LS），一样的道理，74HC是宽压，74LS不是宽压。
（4）源码适合的单片机:
PIC18f4520,晶振为22.1184MHz，波特率115200
（5）源代码讲解如下：
#include //包含芯片相关头文件
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是输出IO后缀都是_dr,凡是输入的//IO后缀都//是_sr
#define beep_dr LATA2 //蜂鸣器输出
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是做延时计数阀值的常量
//前缀都用cnt_表示。
#definecnt_voice_time 150 //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值
#definecnt_send 300 //确保接收缓冲区没有继续接收数据,是变量
//send_cnt的溢出阀值
Voidusart_service（）; //串口通讯服务程序，放在main函数里
unsignedcharasy_recieve（）; //把串口缓冲区的数据一个个提取出来
voideusart_send（unsignedchart_data）;//串口发送一个字节的数据
VoidBuf_clear（）; //把余下的缓冲区清零
voidDelay11（unsignedintMS）;//延时函数
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是计数器延时的变量
//后缀都用_cnt表示。
unsignedintvoice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时
unsignedintsend_cnt=0; //一串数据从上位机发过来的时候，他们每个字节之间//的延时间隔很短，如果他们的延时间隔一旦超过了这个send_cnt变量的延时，那么就////认为他们的一串数据已经发送完毕
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是涉及统计数量的变量
//后缀都用_total表示。
unsignedintRCREG_total; //统计串口缓冲区已经收了多少个数据
unsignedintRCREG_read_total; //统计已经从串口缓冲区读出了多少个数据
unsignedcharvalid_total; //一串数据中的有效数据总量
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是用来更新的标识变量，比如液晶刷屏，或者有新接收的串口数据更新等等，后缀一律用_update表示
Unsignedcharsend_update=0; //一旦有数据从上位机发送过来，就会引发串口接收中////断，在串口中断里，我把send_update=1表示目前正在接收数据，警告单片机先不要//猴急，等串口中断把所有从上位机连续发送过来的一堆数据接收完，再处理。
那么什么///时候才知道发送的数据已经发送完毕了呢？
用send_cnt识别。
因为在串口中断里，我///每次都会把send_cnt=0，而在main函数里，一旦发现send_update==1，send_cnt就//会开始自加，当它超过某个数值的时候，就会自动把send_update=0，表示目前已经没//有数据发送了。
而如果有数据不断从上位机传来，send_cnt永远也不会超过某个数值，//因为每个中断它都被清零，这个原理跟看门口狗喂狗的原理很像。
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是用来接收数据的缓冲区数组后缀都用_buf表//示
UnsignedcharRCREG_buf[50]; //串口接收缓冲区，读者可以根据实际项目设置大小
UnsignedcharRCREG_buf_temp[50]; //临时处理串口数据的缓冲区，可以不用那么大
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是自锁变量名,后缀都用_lock表示。
Unsignedcharsend_lock=0;
//补充说明：
吴坚鸿程序风格是这样的，凡是在main函数中用的中间变量，前缀m_，后//缀用_char或者_int表示类型
Unsignedintm_int; //中间变量，只要是用在main函数里，谁都可以重复用。
Unsignedcharreceive_sum; //一串数据中的累加和，注意，必须定义成字节变//量，这样运算中它会自动丢弃超过一个字节的位。
//主程序
main（）
{
ADCON0=0x00;
ADCON1=0x0f; //全部为数字信号
ADCON2=0xa1; //右对齐
RBPU=0; //上拉电阻
SSPEN=0; //决定RA5不作为串口
TRISA2=0; //蜂鸣器输出
BRG16=0; //设置串口通信寄存器
BRGH=0;
SPBRGH=0x00;
SPBRG=0x02; //22.1184MHz晶振,115200波特率
SYNC=0;
SPEN=1;
TX9=0;
TXEN=1;
TXIF=1;
RX9=0;
CREN=1;
RCIE=1;
PEIE=1;
GIE=1;
T1CON=0x24; //定时器中断配置
TMR1H=0xFE;
TMR1L=0xEF;
TMR1IF=0;
TMR1IE=1;
TMR1ON=1;
TMR1IE=1;
//补充说明，以上的内容为寄存器配置，每种不同的单片机会有点差异，
//大家不用过度关注以上寄存器的配置,只要知道有这么一回事即可
beep_dr=0; //关蜂鸣器,上电初始化IO
while
（1）
{
CLRWDT（）;//喂看门狗，大家不用过度关注此行
usart_service（）; //串口通讯服务
}
}
//中断
voidinterrupttimer1rbint（void）
{
if（RCIE==1&&RCIF==1） //串口中断，一次只能接受一个字节
{
RCIE=0;
RCIF=0;
++RCREG_total; //以下代码是鸿哥的在所有串口项目中用到的标准代码
if（RCREG_total>50） //超过缓冲区
{
RCREG_total=50;
}
RCREG_buf[RCREG_total-1]=RCREG; //依次把上位机来的数据存入数组缓冲区
send_update=1; //通知单片机目前正在接收数据
send_cnt=0; //及时喂狗，虽然main函数那边不断在累加，但是只要串口的数//据还没发送完毕，那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零，很可怜。
RCIE=1;
}
if（TMR1IE==1&&TMR1IF==1） //定时中断
{
TMR1IF=0; //定时中断标志位关闭
TMR1ON=0; //定时中断开关关闭
if（voice_time_cnt） //控制蜂鸣器声音的长短
{
beep_dr=1; //蜂鸣器响
--voice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时
}
else
{
Asm（“nop”）; //添加此行空指令为了使else的内容跟if的内容对称，意义////不大
beep_dr=0; //蜂鸣器停止
}
TMR1H=0xFe; //重新设置定时时间间隔
TMR1L=0x00;
TMR1ON=1; //定时中断开关打开
}
}
voidusart_service（） //串口服务程序,在main函数里
{
if（send_update==1） //说明目前串口正在接收数据，不要读缓冲区数据
{
send_lock=1; //开自锁标志
++send_cnt; //只要有数据接收，send_cnt每次都被串口中断清零
if（send_cnt>cnt_send） //延时一段时间，确认缓冲区没有继续接受数据
{
send_cnt=0;
send_update=0;
}
}
Else //说明当前没有继续接收数据了
{
if（send_lock==1） //在数据已经接收完毕，并且还没有处理过数据的情况下
{
send_lock=0; //处理一次就锁起来，不用每次都进来,除非有新接收的数据
while（RCREG_read_total {
CLRWDT（）;
RCREG_buf_temp[0]=RCREG_buf_temp[1]; //数据移动，方便截取关键字
RCREG_buf_temp[1]=RCREG_buf_temp[2];
RCREG_buf_temp[2]=asy_recieve（）;
if（RCREG_buf_temp[0]==0xeb&&RCREG_buf_temp[1]==0x00&&RCREG_buf_temp[2]==0x55） //数据头”eb0055”判断
{
//把余下有效的数据都取出来
RCREG_buf_temp[3]=asy_recieve（）; //数据量
Valid_total=RCREG_buf_temp[3];
For（m_int=0;m_int {
RCREG_buf_temp[4+m_int]=asy_recieve（）;
}
RCREG_buf_temp[4+Valid_total]=asy_recieve（）; //自带校验和
Receive_sum=0; //累加校验和计算
For（m_int=0;m_int<（Valid_total+4）;m_int++） //累加校验和计算
{
Receive_sum=Receive_sum+RCREG_buf_temp[m_int];
}
If（Receive_sum==RCREG_buf_temp[4+Valid_total]） //校验和正确
{
RCREG_buf_temp[0]=0; //把临时处理数据清零，方便下次接收
RCREG_buf_temp[1]=0;
RCREG_buf_temp[2]=0;
eusart_send（0x00）;//串口发送多一个填充无效字节，避免硬件原因引起第一个字节丢失
eusart_send（0xeb）;//串口发送应答的数据
eusart_send（0x00）;//串口发送应答的数据
eusart_send（0xaa）;//串口发送应答的数据
voice_time_cnt=cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停
}
Else //校验和出错
{
RCREG_buf_temp[0]=0; //把临时处理数据清零，方便下次接收
RCREG_buf_temp[1]=0;
RCREG_buf_temp[2]=0;
eusart_send（0x00）;//串口发送多一个填充无效字节，避免硬件原因引起第一个字节丢失
eusart_send（0xeb）;//串口发送应答的数据
eusart_send（0x00）;//串口发送应答的数据
eusart_send（0x55）;//串口发送应答的数据
}
break; //退出循环
}
}
Buf_clear（）; //把余下的缓冲区清零,方便下一堆数据接收与处理
}
}
}
VoidBuf_clear（） //把余下的缓冲区清零
{
Unsignedcharbuf_clear_temp;
while（RCREG_read_total {
CLRWDT（）;
buf_clear_temp=asy_recieve（）;
}
}
unsignedcharasy_recieve（） //把串口缓冲区的数据一个个提取出来
{
unsignedcharRCREG_dt;
++RCREG_read_total; //已经读出了多少个数据
RCREG_dt=RCREG_buf[RCREG_read_total-1];
if（RCREG_read_total>=RCREG_total）//只要把全部数据都读完，马上把缓冲区清零
{
RCREG_read_total=0;
RCREG_total=0;
}
returnRCREG_dt;
}
voideusart_send（unsignedchart_data）//串口发送一个字节的数据
{
unsignedinterror_delay;
TXREG=t_data; //发送数据
error_delay=0;//等待把数据发送完毕
while
（1） //这里也可以省略，直接用延时替代
{
CLRWDT（）;
if（TXIF==1） //等待把数据发送完毕
{
break;
}
Else
{
++error_delay;
if（error_delay>200） //超时也要退出，不能死等
{
break;
}
}
}
Delay11
（1）; //此处最玄机，要特别注意。
每发送完一个字节，由于不同的项目，这//里的延时间隔都不一样，读者根据实际情况来改。
这里最容易出问题，必须要延时，尤其是连续发送一堆数据的时候。
读者也可以自己把这种死延时改成计数延时的方式。
}
//延时函数
voidDelay11（unsignedintMS）
{
unsignedcharus,usn;
while（MS!
=0） //for12M
{
CLRWDT（）;
usn=2;
while（usn!
=0）
{ CLRWDT（）;
us=0xf5;
while（us!
=0）{us--;};
usn--;
}
MS--;
}
}
（6）小结：
累加和就是把前面所有字节相加，然后把结果放在一个字节的变量上，超过一个字节范围的部分会自动丢弃。
（未完待续，下节更精彩，不要走开哦
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