怎么自己定义一个串口通讯协议？(内附案例分析)

对于串口，我们知道不管是RS232还是RS485、RS422这些典型的串口标准通讯协议，只是定义了部分物理层，对于数据链路层等基本没有涉及，这也就体现了串口协议的灵活性，没有统一的标准，需要使用者自己来定义合适的数据协议来传输自己的数据。

串口通讯的数据格式为：起始位（1bit）、数据位（7bit）、奇偶校验位（1bit）、停止位（1bit）。

如图：

数据格式

对于这个协议其实略显的简单了一点，具体体现在：

• 校验位的能力太差。
• 不能区分数据的类型。
• 不能确定设备的地址。
• 发送成功与否没有标识位。
• 无法定位错误的数据等等。

对于此，我们特意给出一种比较常用的简单的数据帧形式。

●1.帧起始

一般大家喜欢用0x55或者0xaa作为帧的起始位。我习惯用0x3C即"<"作为起始位。

●2.命令域

主要要包含这几类数据，如：上行为0x10，下行为0x30，重新传输为0x50，应答为0x70。

●3.地址域

假如地址域用一个字节表示，基地址为0x20，每一个从节点的偏移地址为上一个从节点的偏移地址加0x20。

●4.数据域

这个可根据自己的数据传输的需要，设定合适的字节数。

假如我的数据需要为：1byte的硬件版本号、1byte的软件版本号、1byte的电池电量、10byte的动作数据。

那么我定义的数据就是13字节了。

●5.校验域

常规使用CRC校验。2个字节。

●6.帧结束

我习惯使用0x3E即“>”。

对于一帧的数据，我习惯使用两个连续的帧起始和帧结束，假如PC为主机，现在要从主机给从机偏移地址为0x04的设备传输一帧数据，数据格式即为：

<< 30 24 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 >>

只是列出了了一个格式，没有具体的数据，也没有做CRC。

这样的数据格式基本就能有一些实用的价值了。

接下来我们来看一个实际的例子。

◆ 案例分享

假如现在有一个蓝牙主机和从机组成的无线网络，蓝牙从机是一块手环，它具有检测手部动作的功能，主机对应的是我们的目标设备，如我们家里面的智能窗帘。我们预实现的功能有：

1.主设备给从设备发送的数据流包含的信息需有：

• 需绑定的从设备的MAC地址
• 时间
• 指令包括但不限制于连接从机、断开从机、查询从机的状态即手环是否正确佩戴、待机、唤醒、低功耗模式、请求从机发送数据、禁止从机发送数据。

协议定义如下：

主机给从机发送指令（22字节），发送间隔不能小于800ms。

主机给从机发送数据的协议格式

其中：

指令信息对应关系如下

• 0x00 连接
• 0x01 断开
• 0x02 查询状态
• 0x03 待机
• 0x04 唤醒
• 0x05 低功耗
• 0x06 请求数据
• 0x07 禁止发送数据；

6 个字节的时间按十进制存储 ， 年月日时分秒各占一个字节， 其中年用（20000+1Byte） 来计

算， 其他直接用二进制直接转化成十进制。

直观列表如下：

协议列表

2.从设备给主设备发送的状态数据流包含的信息需有：

• 从机设备的电量
• 工作状态
• 错误信息
• 版本信息
• 时间
• 本机设备编号

协议定义如下：

从机给主机发送状态数据（34字节），发送间隔2500ms。

从设备给主设备发送的状态数据流

其中（主要）：

电量信息：0X0-0X64(十进制 0-100)， 代表设备电量的百分比。

工作状态：

• 0X00 表示串口数据透传模式
• 0X01 睡眠模式
• 0X02 待机模式
• 0X06 正确佩戴
• 0X07 解锁成功
• 0X08 未解锁
• 0X09 充电模式
• 0X0A 未正确佩戴
• 0X0C 指令接收成功

直观列表如下：

协议列表

3.从机给主机发送的手势控制信息包含的数据需有：

• 陀螺仪数据
• 手势数据
• 时间
• 设备MAC

协议定义如下：

从机给主机发送手势数据（共32字节 ），发送间隔20ms。

从机给主机发送的手势数据协议格式

其中：

8 位数据是陀螺仪手势数据

• 0X00 锁定
• 0X01 解锁
• 0X02 不动
• 0X03 向上（X+）
• 0X04 向下（X-）
• 0X07 外旋（Y+）
• 0X05 向外（Z+）
• 0X08 内旋（Y-）
• 0X06 向内（Z-）

手势数据

• 0X00 空
• 0X01 放松
• 0X02 握拳
• 0X03 伸掌

直观列表如下：

协议列表

好了，到此我们只要有了这一套协议，就可以完成一套简单的手环控制的智能家居（窗帘）的动作了，后续就是具体程序的实现了。

这就是串口协议的特点，没有规定数据链层，我们需要结合自己的项目完成数据格式的定义和数据的定义。

有了我这样一套简单的demo模块，我相信简单的串口协议的定义应该是没有什么问题了。

来源：

https://www.toutiao.com/i6755069355911807495/

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