AVR单片机与上位机通信协议的制定

单片机和上位机的串口通信协议分为上行协议和下行协议，要分别制定！

上行协议，即由单片机向上位机发送数据。

下行协议，即由上位机向单片机发送数据。

而通信协议又要分固定长度和不定长度两种

本文所介绍的协议属于简单的固定字长的通信协议！

下行协议由四个字节构成

起始字PRE 命令字ORD 值VAL 结束字END 附注
1byte 1byte 1byte 1byte 　
BBH AAH(ORD_SATA) 　 　 单片机状态转换命令标识
01H EEH 模式1：空闲
02H EEH 模式2：温度采集
03H EEH 模式3：温度采集向上位机传送采集值
04H EEH 模式4：PWM测试
BBH DDH(ORD_PWM) value EEH PWM占空比值修改指令
BBH FFH(ORD_TEM) value EEH 目标温度控制指令

上表是简单的上位机对单片机的控制指令

下述函数是C#中封装的串口通信类中的发送函数的封装

public void SerSendCommu(byte orderDef, byte data)//参数1为命令字，参数二为要发送的数

//据，需要时可直接调用
{
Byte[] BSendTemp = new Byte[SEND_LENTH];
BSendTemp[0] = PRE;
BSendTemp[1] = orderDef;
BSendTemp[2] = data;
BSendTemp[3] = END;
this.serialPort1.Write(BSendTemp, 0, SEND_LENTH);
}

下位机中用中断方式接收字符，本文用的是GCC语言，下面是串口接收数据中断

ISR(USART_RXC_vect)//串口接收中断
{
unsigned char status,data;
status = UCSRA; //**首先读取UCSRA的值，再读取UDR值，顺序不能颠倒，否则读取UDR后的UCSRA的

//值即会改变**
data = UDR;
if(!Uart_RecvFlag)//判断缓存中的数据是否读完，读完则接收指令
{
if((status((1FE)|(1PE)|(1DOR)))==0)
{
rx_buffer[rx_counter]=data;
rx_counter++;
switch(rx_counter)
{
case 1:
if(data!=USART_BEGIN_STX)
rx_counter=0;
break;
case 4:
rx_counter=0;
if(data==USART_END_STX)
Uart_RecvFlag=1;
break;
}
}
}

}

在单片机主循环程序的最前部分进行指令译码

if(Uart_RecvFlag)//接收到命令
{

switch(rx_buffer[1])
{
case 0xAA://单片机状态命令控制；
ucWorkStatue=rx_buffer[2];//指令数据

break;
case 0xDD://PWM值修改指令

OCR2=rx_buffer[2];
break;
case 0xFF://初始温度设定
break;
}
Uart_RecvFlag=0;
}

//随后进行执行指令

switch(ucWorkStatue)
{
case 1://空闲模式
break;
case 2://测量模式，但不输出
break;
case 3://测量模式，由串口输出
break;
case 4://PWM输出测试
break;
default:
break;
}
这样就可以利用串口对单片机进行在线命令控制了；

上行协议的制定和下行协议基本一致！

在AVR单片机程序中定义了串口通信输出缓冲区，缓冲区的字长正好为协议的长度;

//串口发送缓冲区变量声明
volatile unsigned char tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE];//定义串口发送缓冲区
volatile unsigned char tx_wr_index=0,tx_rd_index=0,tx_counter=0;//rx_wr_index写指针,rx_rd_index读指针,rx_counter缓冲区数据个数

//USART发送函数
void USART_Transmit(unsigned char data)//发送数据函数
{
while(tx_counter==TX_BUFFER_SIZE);//输出缓冲区满，等待
asm("cli");
if(tx_counter||((UCSRA DATA_REGISTER_EMPTY)==0))
{
tx_buffer[tx_wr_index]=data;
if(++tx_wr_index==TX_BUFFER_SIZE)
tx_wr_index=0;
++tx_counter;
}
else
UDR = data;
asm("sei");
}

//发送中断服务程序

ISR(USART_TXC_vect)//USART发送数据中断
{
if(tx_counter)
{
--tx_counter;
UDR=tx_buffer[tx_rd_index];
if(++tx_rd_index==TX_BUFFER_SIZE)
{
tx_rd_index=0;
}
}
}
在C#编写的上位机中，利用串口接收事件响应方法定义

serialPort1.ReceivedBytesThreshold = RECEIVE_LENTH;

在时间响应事件中调用协议分析处理函数serialPortCaculate()来分析协议

private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{

this.label_dispzedNum.Invoke(new MethodInvoker(delegate
{ //匿名方法
int inNumSData=0;
try
{
inNumSData = this.serialPort1.BytesToRead;

this.lab_serial_bufin_diplay.Text = inNumSData.ToString();

//串行数据处理
//图像显示
byte dataID = 0x00;
double temp = this.serialPortCaculate(ref dataID);
switch(dataID)
{
case TEMVAL:

break;
default:
this.serialPort1.DiscardInBuffer

()
break;
}

}
catch
{ }

}));
}

///////接收转换协议,接收数据时直接调用
private double serialPortCaculate(ref byte dataID)
{
Byte[] BReceiveTemp = new Byte[RECEIVE_LENTH];
for (int i = 0; i RECEIVE_LENTH; i++)//接收定长数据字符串
{
BReceiveTemp[i] = Convert.ToByte(this.serialPort1.ReadByte());
}
dataID=BReceiveTemp[1];
switch (BReceiveTemp[1])
{
case TEMVAL:
default :
}
}