CAN/RS 232接口卡的設計與實現(xiàn)
2 接口卡的軟件設計
2.1 RS 232接口軟件設計
單片機與PC端的數(shù)據(jù)通信需要設計一個通信協(xié)議,采用同步通信方式進行。將通信協(xié)議分成命令幀、應答幀和數(shù)據(jù)幀三種格式。每種幀都包含有起始字節(jié)、數(shù)據(jù)長度、校驗字節(jié)和幀結(jié)束字節(jié)。具體格式如圖4所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/163207.htm
命令幀共6個字節(jié),傳輸方向為PC機到單片機。以0X00H作為幀起始,數(shù)據(jù)長度為2,當數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2同為0X00時,表示啟動接口卡,單片機接收到該信號后.會初始化SJA1000,并將結(jié)果反饋給PC機(成功或失敗);當數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2同為0XFFH時,表示要求接口卡停止工作,單片機會讓SJA1000進入睡眠模式,以退出總線;當數(shù)據(jù)1為0X01H時,表示PC機要求只接收某個節(jié)點的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)2則表示該接點的節(jié)點號,單片機會重新設置SJA1000的驗收濾波器,屏蔽掉其他不需要的節(jié)點數(shù)據(jù)。
應答幀共6個字節(jié),傳輸方向為單片機到PC機。以0X11H作為幀起始,數(shù)據(jù)長度為2,當單片機接收到PC機的啟動或停止命令,并設置成功后,發(fā)送兩字節(jié)數(shù)據(jù)同為0X00H給PC,若設置失敗,則發(fā)送兩字節(jié)數(shù)據(jù)同為0XFFH給PC;對于PC要求讀取特定節(jié)點的命令,單片機以0X10H作為應答起始,并以兩字節(jié)同為0X00H表示成功,兩字節(jié)同為0XFFH表示失敗。
數(shù)據(jù)幀為接口卡從總線上讀到的數(shù)據(jù),因為總線上數(shù)據(jù)有標準幀、遠程幀等之分,而且每個幀中裝載的數(shù)據(jù)長度未知,所以數(shù)據(jù)幀的長度不定,其傳輸方向也為單片機到PC,起始字節(jié)為0X22H。SJA1000每次接收到有效數(shù)據(jù)后會讓單片機產(chǎn)生接收中斷,單片機則在中斷處理中將數(shù)據(jù)首先讀入到RAM中暫時存放,然后計算其數(shù)據(jù)長度和校驗和,將數(shù)據(jù)封裝成幀,然后將幀通過串口送給PC處理和顯示。
各種類型的幀以0X33H作為幀結(jié)束標識。校驗和字節(jié)用來保證數(shù)據(jù)的準確性,單片機在發(fā)送數(shù)據(jù)前將各個字節(jié)相加,并將結(jié)果填人校驗字節(jié)。PC端接收到數(shù)據(jù)后,重新計算校驗和,并與單片機發(fā)送的校驗和相比較,相同則正確接收,否則要求單片機重新發(fā)送。
2.2 協(xié)議的透明性分析
在同步傳輸數(shù)據(jù)的過程中,幀的起始字節(jié)和結(jié)束字節(jié)是非常重要的,它能夠保證數(shù)據(jù)幀的準確性。但因為這兩個字節(jié)的存在,同時也引出了另一個待解決的問題,就是當數(shù)據(jù)場中出現(xiàn)了與起始字節(jié)相同的數(shù)據(jù)時,很有可能會導致PC端把它看成一個新的幀起始,從而導致數(shù)據(jù)的處理和顯示錯誤,這也就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍詥栴}。針對串口的數(shù)據(jù)傳輸,有一種比較好的解決方案。該方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為ASCII字符來進行傳送,就是將每個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行拆分,將一個16進制的字節(jié)拆分成兩個字節(jié),如5AH,5BH,5CH,…,可以拆分為50H,0AH,50H,0BH,50H,OCH,…,PC機再接收到數(shù)據(jù)后,再將數(shù)據(jù)進行兩兩相或組合。這樣,只需要32個字節(jié)就可以組合成為00H~0FFH中任一個數(shù)據(jù)。但這種辦法的缺點也是顯而易見的,應用它所發(fā)送的有效數(shù)據(jù)量是正常發(fā)送的兩倍,對于串口這種傳輸速度不高的通信介質(zhì)而言,在數(shù)據(jù)量較大的情況下,不是一種可取的方法。
在該接口卡中作者采取了另一種轉(zhuǎn)義字符的方法。首先定義一個轉(zhuǎn)義字符標識OXDBH。對于CAN總線而言,其每個幀的最大數(shù)據(jù)長度為8,即使將CAN的幀信息和識別碼全部當作數(shù)據(jù)發(fā)送,其長度最大也只有13 B。這樣可以肯定的是,正常情況下數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)長度字節(jié)的高4位必然為0。因此在數(shù)據(jù)發(fā)送之前,首先檢查該數(shù)據(jù)中是否有與起始字節(jié)0X22H、結(jié)束字節(jié)0X33H和轉(zhuǎn)義標識0XDBH相同的數(shù)據(jù),如果沒有,則正常發(fā)送;如果有,則檢測出與這兩個字節(jié)相同數(shù)據(jù)的個數(shù),并將該個數(shù)填充到數(shù)據(jù)長度字節(jié)的高4位中;同時,將這些數(shù)據(jù)前添加轉(zhuǎn)義字符標識,并將該數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義。如數(shù)據(jù)0X22H。0X33H,0XDBH…,則轉(zhuǎn)義成0XDBH。0XD2H。0XDBH,0XD3H,0XDBH,0XDDH…。PC機在接收到數(shù)據(jù)幀后,首先檢查數(shù)據(jù)長度字節(jié),看其高4位是否為0,如果為0,說明該數(shù)據(jù)組不存在轉(zhuǎn)義字符,可以直接處理;如果為N。則表明數(shù)據(jù)組中存在N個轉(zhuǎn)義字符,并且每個轉(zhuǎn)義字符都以0XDB開始,需要首先將它們重新修改回原始數(shù)據(jù)。相比而言,這種辦法有很好的穩(wěn)定性和接口利用率,其數(shù)據(jù)流量也不會很高。
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