江协科技STM32 USART串口数据包详解：从9到4的细节解析

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HEX数据包

可能产生的问题 

文本数据包

HEX数据包和文本数据包优缺点对比

数据包的发送流程

数据包的接收流程 

HEX数据包接收

状态机工作流程

 文本数据包接收

HEX数据包

串口数据包通常使用额外添加包头包尾的方式 

可以规定一批数据有4个字节，在4个字节之前添加包头0xFF，在之后添加包尾0XFE，当我们接收到0xFF时，就知道一个数据包来了，接着接收到的4个字节就作为数据包的第1、2、3、4个数据存储在数组中，最后接收到包尾0xFE时，就可以置一个标志位表示收到了一个数据包。

可能产生的问题 

一、包头包尾和数据载荷重复的题，这里定义FF为包头，FE为包尾，如果我传输的数据本身就是FF和FE怎么办呢？那这个问题确实存在，如果数据和包头包尾重复，可能会引起误判。对应这个问题我们有如下几种解决方法：

二、这个包头包尾并不是全部都需要的，比如我们可以只要一个包头，把包尾删掉，这样数据包的格式就是，一个包头FF，加4个数据，这样也是可以的。当检测到FF，开始接收，收够4个字节后，置标志位，一个数据包接收完成，这样也可以。不过这样的话，载荷和包头重复的问题会更严重一些，比如最严重的情况下，我载荷全是FF，包头也是FF，那你肯定不知道哪个是包头了，而加上了FE作为包尾，无论数据怎么变化，都是可以分辨出包头包尾的。

三、固定包长和可变包长的选择问题，对应HEX数据包来说,如果你的载荷会出现和包头包尾重复的情况,那就最好选择固定包长,这样可以避免接收错误,如果你又会重复，又选择可变包长那数据很容易就乱套了；如果载荷不会和包头包尾重复，那可以选择可变包长，数据长度，像这样，4位、3位、等等，1位、10位，来回任意变，肯定都没问题。因为包头包尾是唯一的，只要出现包头，就开始数据包，只要出现包尾，就结束数据包，这样就非常灵活了，这就是固定包长和可变包长选择的问题。

四、各种数据转换为字节流的问题。这里数据包都是一个字节一个字节组成的，如果你想发送16位的整型数据、32位的整型数据，float、double，甚至是结构体，其实都没问题，因为它们内部其实都是由一个字节一个字节组成的，只需要用一个uint8_t的指针指向它，把它们当做一个字节数组发送就行了。

文本数据包

 文本数据包字符较多，基本不用担心包头包尾重复的问题

HEX数据包和文本数据包优缺点对比

HEX数据包的优势在于传输最直接且解析数据简单，适合发送原始数据的模块，如使用串口通信的陀仪、温湿度传感器。然而，其缺点是灵活性不足且载荷容易与包头包尾重复。文本数据包的优点在于数据直观且易于理解，适合输入指令进行人机交互的场合。例如，蓝牙模块常用的AT指令、CNC和3D打印机常用的G代码都导文本数据包的格式。然而，其缺点是解析效率低。例如，发送数字100时，HEX数据包只需一个字节100即可，而文本数据包则需要三个字节的字符"1'，'0’，’0’。收到后还需将字符转换为数据才能得到100。

数据包的发送流程

在发送HEX数据包时，可以通过定义一个数组，填充数据，然后使用之前我们写过的SendArray函数发送即可。在发送文本数据包时，可以通过写一个字符串，然后调用SendString函数发送。因此，发送数据包的过程是可控的，我们可以根据需要发送任何类型的数据包。

数据包的接收流程 

HEX数据包接收

每收到一个字节，程序就会进入一次中断，在中断函数里，我们可以获取这个字节，但获取后需要退出中断。因此，每个收到的数据都是独立的过程，而数据包则具有前后关联性，包括包头、数据和包尾。为了处理这三种状态，我们需要设计一个能够记住不同状态的机制，并在不同状态下执行不同的操作，同时进行状态合理转移。这种程序设计思维就是“状态机”。 

状态机工作流程

初始时，S=0表示等待包头状态。当中断发生时，根据S=0的状态，程序会进入等待包头的逻辑。如果收到的数据是FF(包头)，则将状态设置为S=1并退出中断。然后根据S=1的状态，进行接收数据的程序。如果收到的不是FF，就证明数据包没有对齐，那么需要继续等待包头出现，状态保持为S=0当收到FF(包头)后，状态会转移到S=1(接收数据状态)。在此状态下，接收到的数据会被存储在数组中，并记录已收到的数据数量。当收到4个数据后，将状态设置为S=2(等待包尾状态)。在等待包尾状态下(S=2)，程序会等待收到FE(包尾)。如果收到FE，则将状态重置为S=0(等待包头状态)，开始下一个数据包的接收。如果收到的不是FE，那么需要进入重复等待包尾的状态，直到接收到真正的包尾 

 文本数据包接收

作者：早睡早起｜