一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法与流程

本发明属于嵌入式系统串口数据处理领域，涉及一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法。

背景技术：

在嵌入式应用中，设备间数据交互很多是以串口数据包形式进行的。通常情况下，接收方通过以下两种方式接收串口数据包：嵌入式系统的cpu集成具有“空闲中断”特性的串口控制器，数据包传输完毕时，触发中断，中断服务程序读取控制器中的数据；嵌入式系统集成单独的串口协处理器，该协处理器可以是fpga、soc、专用ic等形式，通过软件设置包格式，该协处理器自动处理串口数据，将符合包格式的数据传送给cpu做进一步处理。

以上两种数据包接收形式，都对硬件有特殊需求，不仅增加了物料成本，还给后期应用带来了功耗等其它影响。本发明是通过软件完成数据包接收，软件动态配置包格式，完成系统的快速部署。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种串口数据包的提取方法，通过软件动态配置，完成串口数据包的接收，包格式支持定长包、变长包、混合包。

本发明的技术方案是：一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法，包括以下步骤：

步骤1初始配置；

步骤2核对端口号：当输入的端口号，在系统串口列表中时，继续后续操作；否则返回异常代码；

步骤3串口数据溢出：当系统无法及时处理串口控制器fifo中的数据时，会发生数据溢出，执行清fifo数据操作，并清除串口控制器中的溢出标志字；

步骤4判断fifo中数据计数是否变化，若计数值变大，则备份该计数值，统计复位计数器；否则将计数器累加1；

步骤5判断是否“空闲触发”：计时器超时，且fifo的数据计数大于0；若满足条件，则判定数据传输完毕，可以提取fifo中的数据进一步处理，并触发cpu内部中断；若计时器超时，但fifo计数值为0，将计时器的值设置为“门限值+1”；

步骤6计时器复位，并根据设置的包格式完成数据包提取。

所述的一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1配置包格式、串口通道号，所述包格式包括定长包、变长包、混合包；

步骤1.2配置包头长度、包尾长度、总长度；

步骤1.3配置包头字符、包尾字符、超时门限。

所述的一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法，步骤6所述的包格式为定长包时，所述步骤6具体包括以下步骤:

6.1a读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区；

6.2a根据已设定的包头，在软件缓冲区中搜索该包头，搜索到时，返回第一个包头的缓冲区索引，并且执行步骤3；若未发现包头，则返回异常代码；

6.3a数据长度符合性判断，若缓冲区中的数据长度小于包长度，返回异常代码；若缓冲区中的数据长度满足条件，则根据指定长度，在软件缓冲区中顺序读取数据，并返回实际读取的数据长度及数据包。

所述的一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法，步骤6所述的包格式为变长包时，所述步骤6具体包括以下步骤:

6.1b读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区；

6.2b根据已设定的包头，在软件缓冲区中搜索该包头，搜索到时，返回第一个包头的缓冲区索引，并且执行步骤3；若未发现包头，则返回异常代码；

6.3b根据已设定的包尾，从软件缓冲区中包头位置向后搜索该包尾，搜索到时，返回第一个包尾的缓冲区索引，并且执行步骤4；若未发现包尾，则返回异常代码；

6.4b读取软件缓冲区中包头和包尾之间的全部数据，返回读取的实际长度和全部数据。

所述的一种支持定长包、变长包、混合包的串口数据提取方法，步骤6所述的包格式为混合包，所述混合包由多个变长包组成，所述步骤6具体包括以下步骤:

6.1c读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区；

6.2c根据已定义的变长包序列，按照上文所述的变长包的数据提取步骤，依次在软件缓冲区中提取，若提取到某个变长包，则置位该变长包更新标志。

本发明的有益效果：本发明为嵌入式系统设计提供了一种具有实时性高、通用强、灵活性突出等特点串口数据包接收方案，可应用于外部交联数据协议多变的场合中，通过动态配置，完成串口接收重构。同时降低了硬件成本，亦能降低嵌入式系统整体功耗。

附图说明

图1“空闲触发”的处理流程；

图2为数据接收主流程；

图3为定长包数据接收流程；

图4为变长包数据接收流程；

图5为混合包数据接收流程。

具体实施方式

本发明对串口控制器及通信的包格式有以下约束：

1)“空闲触发”机制：设置空闲时间的门限为ts，当检测到串口数据后，若在数据总线的一个ts时间内，没有接收到新数据，则判定完成一次数据包传输，触发cpu内部中断。“空闲触发”后，中断服务程序读取串口fifo中的数据，并根据已配置的包格式，完成数据包(定长包、变长包、混合包中的任意一种)的提取，若提取成功，返回已提取的数据，否则返回异常代码。

2)定长包：数据帧由固定长度的帧头以及固定长度的数据组成。

3)变长包：数据帧由固定长度的帧头及固定长度的帧尾及数据足证，帧头与帧尾之间的数据长度可变。

4)混合包：由若干个变长包组成，这些变长包更新周期可以不同。混合包的长度不固定。

5)定长包长度，初始化时，设置包格式为定长包，并根据实际长度设定。

6)变长包长度，初始化时，设置包格式为变长包，并根据实际设置包头、包尾长度，以包头与包尾长度总和作为最小包长度。

7)定长包包头，初始化时，设置包格式为定长包，并设置包头长度及包头每个字节的字符。

8)变长包包头，初始化时，设置包格式为变长包，并设置包头长度及包头每个字节的字符。

9)变长包包尾，初始化时，设置包格式为变长包，并设置包尾长度及包尾每个字节的字符。

10)软件缓冲区：在ram中开辟的一段空间，最小长度同串口控制器fifo的大小一致。

11)硬件需求：集成串口控制器的嵌入式系统，串口控制器中含一定大小的接收fifo，系统采用定期查询方式采集串口数据，查询周期为ts。

12)数据包1，初始化时，设置的混合包序列中的第一个变长包。

13)数据包n，初始化时，设置的混合包序列中的最后一个变长包。

下文结合说明书附图对本发明做详细说明，空闲触发主流程见附图1、图2。

1.初始配置：

1.1配置包格式(定长包、变长包、混合包)、串口通道号。

1.2配置包头长度、包尾长度、总长度(含包头、包尾)。

1.3配置包头字符、包尾字符、超时门限。

2.核对端口号：当输入的端口号，在系统串口列表中时，继续后续操作；否则返回异常代码。

3.串口数据溢出：当系统无法及时处理串口控制器fifo中的数据时，会发生数据溢出，执行清fifo数据操作，并清除串口控制器中的溢出标志字。

4.判断fifo中数据计数是否变化，若计数值变大，则备份该计数值，统计复位计数器；否则将计数器累加1。

5.判断是否“空闲触发”：计时器超时，且fifo的数据计数大于0。若满足条件，则判定数据传输完毕，可以提取fifo中的数据进一步处理，并触发cpu内部中断；若计时器超时，但fifo计数值为0，将计时器的值设置为“门限值+1”。

6.计时器复位，并根据设置的包格式(定长包、变长包、混合包)，按照以下步骤完成数据包提取。

定长包提取，见附图3：

6.1a读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区。

6.2a根据已设定的包头，在软件缓冲区中搜索该包头，搜索到时，返回第一个包头的缓冲区索引，并且执行步骤6.3a；若未发现包头，则返回异常代码。

6.3a数据长度符合性判断，若缓冲区中的数据长度小于包长度，返回异常代码；若缓冲区中的数据长度满足条件，则根据指定长度，在软件缓冲区中顺序读取数据，并返回实际读取的数据长度及数据包。

变长包提取，见附图4：

6.1b读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区。

6.2b根据已设定的包头，在软件缓冲区中搜索该包头，搜索到时，返回第一个包头的缓冲区索引，并且执行步骤6.3b；若未发现包头，则返回异常代码。

6.3b根据已设定的包尾，从软件缓冲区中包头位置向后搜索该包尾，搜索到时，返回第一个包尾的缓冲区索引，并且执行步骤6.4b；若未发现包尾，则返回异常代码。

6.4b读取软件缓冲区中包头和包尾之间的全部数据，返回读取的实际长度和全部数据。

混合包提取，见附图5：

6.1c读取串口控制器fifo中全部数据至软件缓冲区。

6.2c根据已定义的变长包序列(数据包1至数据包n)，按照变长包的数据提取方式，依次在软件缓冲区中提取，若提取到某个变长包，则置位该变长包更新标志。