【129.1 “累加和”与“动态密匙”。】 上一节讲了串口基本的程序框架，但是没有讲到校验。校验在很多通信项目中是必不可少的。比如，在事关金融或者生命安全的项目，是不允许有任何的数据丢失或错误的；在容易受干扰的工业环境，或者在无线通信的项目中，这些项目往往容易丢失数据；还有一种常见的人为过失是，在编写程序的层面，因为超时重发的时间与从机不匹配，导致反馈的信息延时而造成数据丢失，如果这种情况也加上校验，通信会稳定可靠很多。 上一节讲到“数据头，数据类型，数据长度，其它数据”这四个元素，本节在此基础上，增加两个校验的元素，分别是“动态密匙”与“累加和”。“动态密匙”占用2个字节，“累加和”占用1个字节，因此，这两个元素一共占用最后面的3个字节。分析如下： 数据头（EB）：占1个字节，作为“起始字节”，起到“接头暗号”的作用，平时用来过滤无关的数据。 数据类型（01）：占用1个字节。数据类型是用来定义这串数据的用途。 数据长度（00 00 00 0B）：占4个字节。用来告诉通信的对方，这串数据一共有多少个字节。 其它数据（03 E8）：此数据根据不同的“数据类型”可以用来做不同的用途，根据具体的项目而定。 动态密匙（00 01）：这两个字节代表一个unsigned int类型的数据，数据范围是从0到65535，但是考虑到数据更加安全可靠，一般丢弃了首尾的0（十六进制的00 00）与65535（十六进制的FF FF），只保留从1到65534的变化。大部分的通信模型都是主机对从机的“一问一应答”模式，也就是，主机每发送一条指令给从机，从机才返回一条消息作为应答。如果主机发送了信息后，在规定的时间内，没有收到从机的应答指令，主机就继续发送信息给从机，但是此时，从机本来应该应答主机当前指令的，可能因为某种情况导致反馈的信息发生了延时，导致此时应答的数据是主机的上一条指令，从而造成“一问一应答”的数据帧发送了错位，这种情况加上“动态密匙”就能使问题得到有效的解决。主机每发送一条信息，信息里都携带了2个字节的“动态密匙”，从机每收到主机的一条信息，在应答此信息时都把收到的“动态密匙”原封不动的反馈给主机，主机再查看发送的“动态密匙”与接收到的“动态密匙”是否一致，以此来判断应答数据是否有效。“动态密匙”像流水号一样，每发送一次指令后都累加1，不断发生变化，从1到65534，依次循环。这是数据校验的一种方式。 累加和（E3）。“累加和”放在数据串的最后一个字节，是前面所有字节的累加之和（不包括自己本身的字节），累加的结果高于一个字节的那部分自动溢出丢掉，只保留低8位的一个字节的数据。比如：本例子中，数据串是：EB 01 00 00 00 0B 03 E8 00 01 E3。其中最后一个字节E3就是“累加和”，前面所有字节相加等于十六进制的0x1E3，只保留低8位的一个字节的数据，因此为十六进制的0xE3。验证“累加和”的方法，可以借用电脑“附件”自带的“计算器”软件来实现，打开“计算器”软件后，在“查看”的下拉菜单里，选择“程序员”，然后选择“十六进制”。不管是主机还是从机，每接收到一串数据后，都要自己计算一次“累加和”，把自己计算得到的“累加和”与接收到的最后一个字节的“累加和”进行对比，来判断接收到的数据是否发生了丢失或者错误。 【129.2 程序例程。】 **** 上图129.2.1 有源蜂鸣器电路  上图129.2.2 232串口电路 程序功能如下： （1）单片机模拟从机，上位机的串口助手模拟主机。在上位机的串口助手里，发送一串数据，控制蜂鸣器发出不同长度的声音。 （2）本节因为还没有讲到数据发送的内容，因此应答“动态密匙”那部分的代码暂时不写，只写验证“累加和”那部分的代码。 （3）波特率9600，校验位NONE（无），数据位8，停止位1。 （4） 十六进制的数据格式：EB 01 00 00 00 0B XX XX YY YY ZZ 。其中： EB是数据头。 01是代表数据类型。 00 00 00 0B代表数据长度是11个（十进制）。 XX XX代表一个unsigned int的数据，此数据的大小决定了蜂鸣器发出声音的长度。 YY YY代表一个unsigned int的动态密匙，每收发一条指令，此数据累加一次1，范围从1到65534。 ZZ 代表前面所有字节的累加和。 比如： 让蜂鸣器鸣叫1000毫秒，密匙为00 01，发送十六进制的：EB 01 00 00 00 0B 03 E8 00 01 E3 让蜂鸣器鸣叫100毫秒， 密匙为00 02，发送十六进制的：EB 01 00 00 00 0B 00 64 00 02 5D \#include "REG52.H" \#define RECE\_TIME\_OUT 2000 //通信过程中字节之间的超时时间2000ms \#define REC\_BUFFER\_SIZE 20 //接收数据的缓存数组的长度 void usart(void); //串口接收的中断函数 void T0\_time(); //定时器的中断函数 void UsartTask(void); //串口接收的任务函数，放在主函数内 void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void BeepOpen(void); void BeepClose(void); void VoiceScan(void); sbit P3\_4=P3^4; volatile unsigned char vGu8BeepTimerFlag=0; volatile unsigned int vGu16BeepTimerCnt=0; unsigned char Gu8ReceBuffer\[REC\_BUFFER\_SIZE\]; //开辟一片接收数据的缓存 unsigned long Gu32ReceCnt=0; //接收缓存数组的下标 unsigned char Gu8ReceStep=0; //接收中断函数里的步骤变量 unsigned char Gu8ReceFeedDog=1; //“喂狗”的操作变量。 unsigned char Gu8ReceType=0; //接收的数据类型 unsigned int Gu16ReceYY=0; //接收的动态密匙 unsigned char Gu8ReceZZ=0; //接收的累加和，必须是unsigned char的数据类型 unsigned long Gu32ReceDataLength=0; //接收的数据长度 unsigned char Gu8FinishFlag=0; //是否已接收完成一串数据的标志 unsigned long \*pu32Data; //用于数据转换的指针 volatile unsigned char vGu8ReceTimeOutFlag=0;//通信过程中字节之间的超时定时器的开关 volatile unsigned int vGu16ReceTimeOutCnt=0; //通信过程中字节之间的超时定时器，“喂狗”的对象 void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { UsartTask(); //串口接收的任务函数 } } void usart(void) interrupt 4 //串口接发的中断函数，中断号为4 { if(1==RI) //接收完一个字节后引起的中断 { RI = 0; //及时清零，避免一直无缘无故的进入中断。 /\* 注释一： \* 以下Gu8FinishFlag变量的用途。 \* 此变量一箭双雕，0代表正处于接收数据的状态，1代表已经接收完毕并且及时通知主函数中的处理函数 \* UsartTask()去处理新接收到的一串数据。除此之外，还起到一种“自锁自保护”的功能，在新数据还 \* 没有被主函数处理完毕的时候，禁止接收其它新的数据，避免新数据覆盖了尚未处理的数据。 \*/ if(0==Gu8FinishFlag) //1代表已经完成接收了一串新数据，并且禁止接收其它新的数据 { /\* 注释二： \* 以下Gu8ReceFeedDog变量的用途。 \* 此变量是用来检测并且识别通信过程中相邻的字节之间是否存在超时的情况。 \* 如果大家听说过单片机中的“看门狗”这个概念，那么每接收到一个数据此变量就“置1”一次，它的 \* 作用就是起到及时“喂狗”的作用。每接收到一个数据此变量就“置1”一次，在主函数里，相关 \* 的定时器就会被重新赋值，只要这个定时器能不断及时的被补充新的“能量”新的值，那么这个定时器 \* 就永远不会变成0，只要不变成0就不会超时。如果两个字节之间通信时间超过了固定的长度，就意味 \* 着此定时器变成了0，这时就需要把中断函数里的接收步骤Gu8Step及时切换到“接头暗号”的步骤。 \*/ Gu8ReceFeedDog=1; //每接收到一个字节的数据，此标志就置1及时更新定时器的值。 switch(Gu8ReceStep) { case 0: //接头暗号的步骤。判断数据头的步骤。 Gu8ReceBuffer\[0\]=SBUF; //直接读取刚接收完的一个字节的数据。 if(0xeb==Gu8ReceBuffer\[0\]) //等于数据头0xeb，接头暗号吻合。 { Gu32ReceCnt=1; //接收缓存的下标 Gu8ReceStep=1; //切换到下一个步骤，接收其它有效的数据 } break; case 1: //数据类型和长度 Gu8ReceBuffer\[Gu32ReceCnt\]=SBUF; //直接读取刚接收完的一个字节的数据。 Gu32ReceCnt++; //每接收一个字节，数组下标都自加1，为接收下一个数据做准备 if(Gu32ReceCnt>=6) //前6个数据。接收完了“数据类型”和“数据长度”。 { Gu8ReceType=Gu8ReceBuffer\[1\]; //提取“数据类型” //以下的数据转换，在第62节讲解过的指针法 pu32Data=(unsigned long \*)&Gu8ReceBuffer\[2\]; //数据转换 Gu32ReceDataLength=\*pu32Data; //提取“数据长度” if(Gu32ReceCnt>=Gu32ReceDataLength) //靠“数据长度”来判断是否完成 { Gu8FinishFlag=1; //接收完成标志“置1”，通知主函数处理。 Gu8ReceStep=0; //及时切换回接头暗号的步骤 } else //如果还没结束，继续切换到下一个步骤，接收“其它数据” { Gu8ReceStep=2; //切换到下一个步骤 } } break; case 2: //其它数据 Gu8ReceBuffer\[Gu32ReceCnt\]=SBUF; //直接读取刚接收完的一个字节的数据。 Gu32ReceCnt++; //每接收一个字节，数组下标都自加1，为接收下一个数据做准备 //靠“数据长度”来判断是否完成。也不允许超过数组的最大缓存的长度 if(Gu32ReceCnt>=Gu32ReceDataLength||Gu32ReceCnt>=REC\_BUFFER\_SIZE) { Gu8FinishFlag=1; //接收完成标志“置1”，通知主函数处理。 Gu8ReceStep=0; //及时切换回接头暗号的步骤 } break; } } } else //发送数据引起的中断 { TI = 0; //及时清除发送中断的标志，避免一直无缘无故的进入中断。 //以下可以添加一个全局变量的标志位的相关代码，通知主函数已经发送完一个字节的数据了。 } } void UsartTask(void) //串口接收的任务函数，放在主函数内 { static unsigned int \*pSu16Data; //数据转换的指针 static unsigned int Su16Data; //转换后的数据 static unsigned int i; static unsigned char Su8RecZZ=0; //计算的“累加和”,必须是unsigned char的数据类型 if(1==Gu8ReceFeedDog) //每被“喂一次狗”，就及时更新一次“超时检测的定时器”的初值 { Gu8ReceFeedDog=0; vGu8ReceTimeOutFlag=0; vGu16ReceTimeOutCnt=RECE\_TIME\_OUT;//更新一次“超时检测的定时器”的初值 vGu8ReceTimeOutFlag=1; } else if(Gu8ReceStep>0&&0==vGu16ReceTimeOutCnt) //超时，并且步骤不在接头暗号的步骤 { Gu8ReceStep=0; //串口接收数据的中断函数及时切换回接头暗号的步骤 } if(1==Gu8FinishFlag) //1代表已经接收完毕一串新的数据，需要马上去处理 { switch(Gu8ReceType) //接收到的数据类型 { case 0x01: //驱动蜂鸣器 //以下的数据转换，在第62节讲解过的指针法 pSu16Data=(unsigned int \*)&Gu8ReceBuffer\[Gu32ReceDataLength-3\]; //数据转换 Gu16ReceYY=\*pSu16Data; //提取“动态密匙”。本例子中暂时不做返回应答的处理 Gu8ReceZZ=Gu8ReceBuffer\[Gu32ReceDataLength-1\]; //提取“累加和” Su8RecZZ=0; for(i=0;i<(Gu32ReceDataLength-1);i++) { Su8RecZZ=Su8RecZZ+Gu8ReceBuffer\[i\]; //计算“累加和” } if(Su8RecZZ==Gu8ReceZZ) //验证“累加和”，“计算的”与“接收的”是否一致 { pSu16Data=(unsigned int \*)&Gu8ReceBuffer\[6\]; //数据转换。 Su16Data=\*pSu16Data; //提取“蜂鸣器声音的长度” vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=Su16Data; //让蜂鸣器鸣叫 vGu8BeepTimerFlag=1; } break; } Gu8FinishFlag=0; //上面处理完数据再清零标志，为下一次接收新的数据做准备 } } void T0\_time() interrupt 1 { VoiceScan(); if(1==vGu8ReceTimeOutFlag&&vGu16ReceTimeOutCnt>0) //通信过程中字节之间的超时定时器 { vGu16ReceTimeOutCnt--; } TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { unsigned char u8\_TMOD\_Temp=0; //以下是定时器0的中断的配置 TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; //以下是串口接收中断的配置 //串口的波特率与内置的定时器1直接相关，因此配置此定时器1就等效于配置波特率。 u8\_TMOD\_Temp=0x20; //即将把定时器1设置为：工作方式2，初值自动重装的8位定时器。 TMOD=TMOD&0x0f; //此寄存器低4位是跟定时器0相关，高4位是跟定时器1相关。先清零定时器1。 TMOD=TMOD|u8\_TMOD\_Temp; //把高4位的定时器1填入0x2，低4位的定时器0保持不变。 TH1=256-(11059200L/12/32/9600); //波特率为9600。11059200代表晶振11.0592MHz， TL1=256-(11059200L/12/32/9600); //L代表long的长类型数据。根据芯片手册提供的计算公式。 TR1=1; //开启定时器1 SM0=0; SM1=1; //SM0与SM1的设置：选择10位异步通信，波特率根据定时器1可变 REN=1; //允许串口接收数据 //为了保证串口中断接收的数据不丢失，必须设置IP = 0x10，相当于把串口中断设置为最高优先级， //这个时候，串口中断可以打断任何其他的中断服务函数实现嵌套， IP =0x10; //把串口中断设置为最高优先级，必须的。 ES=1; //允许串口中断 EA=1; //允许总中断 } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } void BeepOpen(void) { P3\_4=0; } void BeepClose(void) { P3\_4=1; } void VoiceScan(void) { static unsigned char Su8Lock=0; if(1==vGu8BeepTimerFlag&&vGu16BeepTimerCnt>0) { if(0==Su8Lock) { Su8Lock=1; BeepOpen(); } else { vGu16BeepTimerCnt--; if(0==vGu16BeepTimerCnt) { Su8Lock=0; BeepClose(); } } } }