双机通信协议

背景

在做一些物联网项目的时候，会涉及到几个mcu之间通信交互，比如我们做的设备，是一款智能家居设备，我们的设备中有两颗mcu,而这两颗mcu之间是需要进行通信联调的。

需求分析

做的每一款产品，客户体验要好，就要求这个产品稳定型要好，就要求两颗mcu之间地通信必须稳定可靠，这就需要它们之间高效地进行信息交互。

 

系统介绍

在嵌入式应用中，目前常用的硬件接口有UART、SPI和I2C等串行接口。这里我们以最简单地uart为例，来详解两种MCU间的通信协议设计。

整体产品设计框架，当两个MCU之间需要进行通信的时候，发送方将API接口的数据信息A，丢给通信协议，通信协议按照特定帧格式把数据打包，通过UART接口发送给对方。接收方收到数据时，MCU运行相应的通信协议，把数据解包，就可以得到发送方的原始数据，将其交付给上层程序。体系结构如图所示。

底层uart驱动

设备产品要求不同，UART的工作方式也有所区别，主要表现在波特率、停止位、数据字长度等参数的设置。当两个mcu通过UART连接时，所有参数必须完全一致，否则通信出错。在此，要特别注意波特率的设置：当线路质量好的时候，波特率可以设置得高点，以获得较高的传输速率；线路质量差的时候，就要减小波特率，以降低误码率。
    波特率不应设置得太高，避免造成寄存器数据溢出，进而造成死机或者接受数据异常。

数据缓存

我们在应用层处理数据的时候，可能此刻底层uart又会接受到数据，如果用同一组定义的数组，那应用层的数据，就会被改。所以定义接受缓存。

通信协议解析

一般的通信协议格式：T + L+V+C

T:

命令标志（1个字节）0x5A代表a设备发送给b设备，0xa5代表b设备发送给a设备

L；

数据长度：（1个字节，虽然使用L位可以表示很长的数据帧，但在应用中应尽量采用短帧，以避免各种干扰因素造成少数数据位出错，导致大量数据无效，影响通信效率。同时，应该设置一个最大发送长度，以便设置超时重传计时器的值。

V：

数据（N个字节，最大长度200）

C:

CRC 校验，用于校验接收到的数据是否在传输过程中出错。

将缓存里收到的数据，按规定的协议解析。同理，若要发送数据，将要发送的数据添加起始标识符和长度后，计算CRC-16校验码，附在最后，形成一个完整的数据帧，然后通过UART发送出去。

数据信息

将接受到的数据，通过规定的通信协议格式解析以后，收到的V，就是应用层需要的数据信息。

API接口

应用层接口，将接受到的数据信息，去做一些逻辑处理。

两mcu之间，能高效通信，执行有效命令，命令解析是重点，这里介绍做命令解析的思路。

我们使用的是uart dma接受方式，所以中断接受后的数据在dma地址里放着，长度最大值为10个字节。

大概思路是：

1.     从第一个字节开始，找帧头0x5a，如果第一个字节不是帧头，以此类推，从第二个字节开始找。如果没有在收到的这包数据里，没有找到包头，丢掉这包数据。

2.     如果在这包数据里，找到帧头，则对这包数据做crc校验。如果crc校验成功，则把这包数据，存在接受缓存，让上层应用层使用，如果crc校验不过，则重新找帧头，

 

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