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如何高效解析不定长度的协议帧?

高工
2023-07-31 09:05:36     打赏
    通信设计中考虑协议的灵活性,经常把协议设计成“不定长度”。一个实例如下图:锐米LoRa终端的通信协议帧。

image.png


    如果一个系统接收上述“不定长度”的协议帧,将会有一个挑战--如何高效接收与解析。    为简化系统设计,我们强烈建议您采用“状态机”来解析UART数据帧,并且把解析工作放在ISR(中断服务程序)完成,仅当接收到最后一个字节(0x0D)时,再将整个数据帧提交给进程处理。该解析状态机的原理如下图所示:image.png    那么ISR处理这个状态机来得及吗?答案是:so easy!因为它只有3个动作,运算量十分小:    比较接收数据 -> 更新状态变量 -> 存储接收数据,C语言仅3条语句,翻译成机器指令也不超过10条。

    代码清单如下:


/*** 
@brief  Status of received communication frame
*/typedef enum{    
STATUS_IDLE = (uint8_t)0,    
STATUS_HEAD, /* Rx Head=0x3C */    
STATUS_TYPE, /* Rx Type */    
STATUS_DATA, /* Data filed */    
STATUS_TAIL, /* Tail=0x0D */    
STATUS_END, /* End of this frame */
} COMM_TRM_STATUS_TypeDef;
/*** @brief  
Data object for received communication frame
*/
typedef struct{    
uint8_t    byCnt; /* Count of 1 field */    
uint8_t    byDataLen; /* Length of data field */    
uint8_t    byFrameLen; /* Length of frame */    
COMM_TRM_STATUS_TypeDef    eRxStatus;    
uint8_t    a_byRxBuf[MAX_LEN_COMM_TRM_DATA]; 
} COMM_TRM_DATA;


/**
* @brief  
Data object for received communication frame.
* @note  Prevent race condition that accessed by both ISR and process.
*/
static COMM_TRM_DATA    s_stComm2TrmData;


/**  
* @brief  Put a data that received by UART into buffer.  
* @note  Prevent race condition this called by ISR.   
* @param  uint8_t byData: the data received by UART.  
* @retval  None  
*/
void comm2trm_RxUartData(uint8_t byData){    
/* Update status according to the received data */    
switch (s_stComm2TrmData.eRxStatus)    
{        
case STATUS_IDLE:            
if (COMM_TRM_HEAD == byData) /* Is Head */            
{                
s_stComm2TrmData.eRxStatus = STATUS_HEAD;            
}            
else            
{                
goto rx_exception;            
}            
break;        
case STATUS_HEAD:            
if (TYPE_INVALID_MIN < byData && byData < TYPE_INVALID_MAX) 
/* Valid type */            
{                
s_stComm2TrmData.eRxStatus = STATUS_TYPE;            
}            
else            
{                
goto rx_exception;            
}            
break;        
case STATUS_TYPE:            
if (byData <= MAX_LEN_UART_FRAME_DATA) /* Valid data size */            
{                
s_stComm2TrmData.eRxStatus = STATUS_DATA;                
s_stComm2TrmData.byDataLen = byData;            
}            
else            
{                
goto rx_exception;            
}            
break;        
case STATUS_DATA:            
if (s_stComm2TrmData.byCnt < s_stComm2TrmData.byDataLen)            
{                
++s_stComm2TrmData.byCnt;            
}            
else            
{                
s_stComm2TrmData.eRxStatus = STATUS_TAIL;            
}            
break;        
case STATUS_TAIL:            
if (COMM_TRM_TAIL == byData)            
{                
/* We received a frame of data, now tell process to deal with it! */
process_poll(&Comm2TrmProcess);            
}            
else            
{                
goto rx_exception;            
}            
break;        
default:            
ASSERT(!"Error: Bad status of comm2trm_RxUartData().\r\n");            
break;    
}
    /* Save the received data */    
    s_stComm2TrmData.a_byRxBuf[s_stComm2TrmData.byFrameLen++] = byData;    
    return;
rx_exception:    ClearCommFrame();    return; }





关键词: 高效     解析     协议帧    

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