如何使用 UART 传输数据结构?

How does one transfer a struct of data using UART?

我最近开始使用 this UART library 传输数据。测试用例有效,但阅读库并不是一件容易的事(至少对我而言)。

我的目标是将数据从传输控制器上的结构存储到接收微控制器上的结构中。 I thought I was close on my last implementation,但毫无进展。

我想避免重蹈上次的覆辙。这是我的协议的伪代码。看起来我是不是忽略了什么?

转移

    1) Instance struct
    2) Point at its memory location
    3) For each variable in struct, write its data to the register

收到

    1) Instance struct
    2) Point at its memory location
    3) When the register buffer is full, read register and store to struct by index

序列化是一件乍一看很简单的事情,但正如一些评论者所指出的那样,有很多细节需要考虑。字节顺序很重要,但您还需要知道编译器如何组织结构内部的数据。编译器倾向于尝试以最小化 read/write 数据所需时间的方式对齐内存中的数据。 16/32/64 位处理器将具有一次访问多个字节数据的机器指令(例如添加两个 32 位整数等),并且这些将要求被访问的内存以某种方式对齐感觉。访问字节的指令可以使用任何地址,访问 16 位字的指令要求它们位于偶数地址,访问 32 位双字的指令要求它们位于可被 4 整除的地址,等等。除此之外,C 语言中的许多标准类型在不同平台上可能具有不同的宽度,您可以开始领会这个主题的广度。

至少您确实需要定义一个基本协议,该协议精确地详细说明了所讨论的结构将如何被序列化。不同的 micros and/or 编译器可以以不同的方式存储数据,如果您希望您的代码具有轻微的可移植性,您将希望避免将数据按原样转移到缓冲区中。您在评论中提到发送和接收设备将使用相同的微控制器,因此原则上您可以通过简单的实现来逃脱。但正如我所见,您已经在做一些工作来实现朴素的序列化,因此您不妨花时间获得定义明确的序列化。如果您想验证您的钻头是否都到达了正确的位置,它很可能会让您以后免于头痛。它还将使您免于传输大量未使用的填充位(请参阅下面的第二个 link)。

你应该看看这个关于序列化的 SO 问题:(C - serialization techniques)。有几个不同的答案,但公认的答案几乎就是我的建议。只要你知道你的结构的大小,你就可以在没有缓冲区动态内存分配的情况下获得,但是为每个数据对象提供一个专用的 "serialize_...()" 函数是一个很好的途径。

我还建议您通读此文档:(http://www.catb.org/esr/structure-packing/)。它旨在展示如何使用结构打包来节省内存,但它也是了解如何在 C 中序列化数据的重要来源(主题密切相关)。

几年前,我不得不推出自己的微型串行协议,使一些 8 位 PIC 通过 GPIO 相互通信,我发现通过并定义 starting/stopping 条件很有趣和一个简单的数据协议。一个相当普遍的方法是让你的数据包有 starting/stopping 个字节,然后你以一致的格式描述你的数据,例如:

[起始字节][type0][length0][data0][type1][length1][data1]...[typeN][lengthN][dataN][结束字节]

以上格式是一种更general/flexible的方法,一些高级协议允许使用类似格式描述大型数据结构。但是在我们只有一条可能消息的简单情况下,我们可以假设发送设备和接收设备就消息中每个 "object" 的顺序达成一致,并且它们也知道每个 [=29] 的类型和字节长度=],所以你不需要传输这个数据。如果您想传输几种可能的结构之一,您可以使用单个 [type] 字节来传达正在发送的结构。你真的有很多选择,所以玩得开心。使用 CRC 确保您的数据未损坏,您将获得奖励积分。

我为缺乏精美的格式表示歉意;我是真正回答 SO 问题的新手。