串口通信工程筆記之協(xié)議設(shè)計(jì)

1、串口通信工程筆記之協(xié)議設(shè)計(jì)下面設(shè)計(jì)的串口通信協(xié)議用于完成雙機(jī)互聯(lián)程序的文件傳輸功能，簡(jiǎn)稱SPCP。設(shè)計(jì)思想基于枕幀傳輸方式，即在向串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是一幀一幀地發(fā)送。為了保證可靠傳輸，通過握手建立連接，在每一幀的傳輸中，采用發(fā)送應(yīng)答重連失敗方式。一、幀格式一、幀格式雙機(jī)互聯(lián)采用3種幀：控制幀、數(shù)據(jù)幀與短語幀。控制幀與數(shù)據(jù)幀用于文件傳輸，短語幀用于短消息發(fā)送。1.數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀包括幀頭、負(fù)載數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和。幀頭6個(gè)字節(jié)，如下圖所示，其中count

2、表示負(fù)載數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，Check1表示第2與第3字節(jié)校驗(yàn)和。0123450x000x00countCheck1圖1數(shù)據(jù)幀頭負(fù)載數(shù)據(jù)長(zhǎng)count字節(jié)，最多不超過0x1000字節(jié)。校驗(yàn)和占2個(gè)字節(jié)，是對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)計(jì)算校驗(yàn)和的結(jié)構(gòu)。2.控制幀控制幀控制幀和控制信號(hào)合作完成通信同步與控制任務(wù)，它只有幀頭，長(zhǎng)為6字節(jié)。0123450x000x01nPackCheck2圖2傳輸起始控制幀nPack表示本次傳輸共發(fā)送幀數(shù)，便于讓接收方控制進(jìn)度，Chec

3、k2為第2，3字節(jié)的校驗(yàn)和。當(dāng)nPack=Check2=0時(shí)，表示本次傳輸結(jié)束，當(dāng)接收方收到該幀時(shí)，不管是否已收到應(yīng)收的幀數(shù)，都將結(jié)束此次傳輸。在沒有發(fā)生傳輸錯(cuò)誤的情況下，一次傳輸只會(huì)出現(xiàn)兩次控制幀，第一次在傳輸開始時(shí)，第二次在傳輸結(jié)束時(shí)。3.短語幀短語幀短語幀中負(fù)載均為文本數(shù)據(jù)。發(fā)送與接收該幀不需要建立連接也沒有錯(cuò)誤控制，只是在幀頭和幀尾插入了同步信號(hào)。0x03文本數(shù)據(jù)0x03圖3短語幀結(jié)構(gòu)四、傳輸流程四、傳輸流程在發(fā)送數(shù)據(jù)前，SPC

4、P發(fā)送方將應(yīng)用程序希望發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分幀，然后按照下面的步驟通信。1.握手握手1.由發(fā)送端發(fā)送SYN信號(hào)，等待反饋；2.接收端收到SYN后返回ACK信號(hào)；3.發(fā)送端接收到ACK信號(hào)后，由發(fā)送端發(fā)送控制首幀；4.接收到收到控制首幀后，CheckSum錯(cuò)誤則發(fā)送RESEND信號(hào)，然后重復(fù)步驟c~d；如果正確，發(fā)ACK信號(hào)；5.發(fā)送端收到ACK信號(hào)后，轉(zhuǎn)到2數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟襟Ea。2.數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸1.由發(fā)送端發(fā)送第i幀幀頭，等待反饋；若發(fā)送方發(fā)

5、現(xiàn)該幀是控制結(jié)束幀，則轉(zhuǎn)到3斷開連接的步驟a；2.接收端收到幀頭后，幀長(zhǎng)度校驗(yàn)和錯(cuò)誤則發(fā)RESEND信號(hào)，然后重復(fù)步驟a~b。如果正確，發(fā)ACK信號(hào)；3.若發(fā)送端收到ACK信號(hào)，則發(fā)送幀中數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和；4.接收端收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)校驗(yàn)和錯(cuò)誤則發(fā)RESEND信號(hào)，然后重復(fù)步驟c~d。如果正確，發(fā)ACK信號(hào)；5.若發(fā)送端收到ACK信號(hào)，則該幀數(shù)據(jù)發(fā)送成功。發(fā)送端發(fā)送SYN信號(hào)，開始下一幀的握手過程；6.若接收端收到SYN信號(hào)，則發(fā)送ACK信號(hào)

6、進(jìn)行確認(rèn)；7.若發(fā)送端接收到ACK信號(hào)，則重復(fù)a~e步驟進(jìn)行下一幀的傳輸。3.斷開連接斷開連接1.發(fā)送方發(fā)送控制結(jié)束幀，準(zhǔn)備結(jié)束此次通信；2.若接收端接收控制結(jié)束幀，則發(fā)送ACK信號(hào)，準(zhǔn)備結(jié)束此次通信；3.若發(fā)送端收到ACK信號(hào)，則發(fā)送BYE控制信號(hào)；4.若接收方收到BYE信號(hào)，則拆除此次連接，同時(shí)發(fā)送ACK信號(hào)；5.發(fā)送方收到ACK信號(hào)后，拆除連接。注意：上述3個(gè)階段的所有步驟中都存在超時(shí)處理，即若通信的某一方在限定時(shí)間內(nèi)沒有收到答復(fù)