串行端口是PIC與其他設(shè)備通信的最簡(jiǎn)單方法之一。但是，事件串行端口存在缺陷，因此在本教程中，我們將了解消息協(xié)議如何提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

示意圖

原始數(shù)據(jù)傳輸

現(xiàn)代微控制器通常內(nèi)置許多設(shè)備接口外設(shè)，包括I2C，SPI，UART和能夠。雖然I2C和SPI專用于器件，并且嚴(yán)重依賴于選擇信號(hào)或啟動(dòng)/停止信號(hào)，但UART更加自由。 UART的最大缺點(diǎn)之一是缺少時(shí)鐘信號(hào)，這可能導(dǎo)致發(fā)送器或接收器的時(shí)鐘漂移（導(dǎo)致波特差異），幀錯(cuò)誤，甚至當(dāng)其中一個(gè)緩沖器出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤方滿了。當(dāng)然，這些問題是使用定時(shí)器，監(jiān)視器和事件容易克服的相對(duì)性。但是，與I2C和SPI不同，串行連接在一種特定情況下更常見：可移動(dòng)硬件。 I2C和SPI器件通常是直接焊接到主電路板或永久連接到它們的IC。同時(shí)，這些設(shè)備是主控制器的子設(shè)備，因此無法自行啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。

想象一下PIC和計(jì)算機(jī)通過串行連接進(jìn)行通信，其中每個(gè)設(shè)備都可以發(fā)送命令或數(shù)據(jù)到另一個(gè)設(shè)備。這樣的系統(tǒng)可以用普通的消息協(xié)議輕松實(shí)現(xiàn)，其中發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)代表命令，后面的字節(jié)代表該命令的數(shù)據(jù)。只要沒有中斷，該系統(tǒng)就可以正常運(yùn)行。但是，如果計(jì)算機(jī)在發(fā)送命令后傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)的一半時(shí)崩潰并重新啟動(dòng)會(huì)發(fā)生什么？好吧，我們的程序?qū)⒅匦聠?dòng)并嘗試發(fā)送命令字節(jié)以啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，但命令字節(jié)將被PIC解釋為數(shù)據(jù)字節(jié)，因?yàn)樗匀黄谕粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。這會(huì)導(dǎo)致PIC產(chǎn)生錯(cuò)誤，因?yàn)樗x取的字節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生意外結(jié)果。但這不僅僅是UART的一個(gè)問題;任何可能被終止的連接，無法知道連接已被終止，也可能崩潰。解決方案是使用消息協(xié)議！

我們的消息協(xié)議：DHP - DIY黑客協(xié)議

確保命令始終正確處理，命令字節(jié)值將是唯一的。對(duì)于我們的系統(tǒng)，我們將有以下命令：

0x00 - 無操作

0x01 - 請(qǐng)求數(shù)據(jù)

0x02 - 寫數(shù)據(jù)

0x03 - 數(shù)據(jù)結(jié)束

0x04 - 重啟（發(fā)生錯(cuò)誤或失敗）

作為一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果我們想通過計(jì)算機(jī)向PIC發(fā)送一些數(shù)據(jù)，我們必須首先發(fā)送0x02，然后發(fā)送所有數(shù)據(jù)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束字節(jié)。如果傳輸中斷并且計(jì)算機(jī)嘗試重新發(fā)送數(shù)據(jù)，它將再次發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)包。 PIC將正確解釋命令字節(jié)并意識(shí)到正在發(fā)送新數(shù)據(jù)包。但是，如果我們的數(shù)據(jù)包含0，1，2，3或4，會(huì)發(fā)生什么？ PIC會(huì)將這些解釋為命令字節(jié)，因此會(huì)發(fā)生致命錯(cuò)誤。那么，我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問題？

雖然不是最有效的方法，但我們可以用其他形式表示我們的數(shù)據(jù)而不是原始字節(jié)值。一種方法是將我們的數(shù)據(jù)表示為十六進(jìn)制形式的ASCII字符，以便兩個(gè)ASCII字節(jié)代表一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。例如，F(xiàn)F表示255，其中00表示0.因此，我們的數(shù)據(jù)字節(jié)永遠(yuǎn)不能與命令字節(jié)相同，并且通過使用ASCII編碼的十六進(jìn)制字節(jié)，理論上我們可以有多達(dá)240個(gè)命令字節(jié)（留下16個(gè)十六進(jìn)制字符用于數(shù)據(jù)）。使用ASCII編碼數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)是我們有效地將數(shù)據(jù)速率減半，命令字節(jié)進(jìn)一步降低了速度。但與此同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性也得到了顯著提高。

數(shù)據(jù)完整性怎么樣？我們可以通過在數(shù)據(jù)包中添加校驗(yàn)和來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這樣接收方就可以確保數(shù)據(jù)完好無損。一種簡(jiǎn)單的方法是對(duì)收到的所有字節(jié)進(jìn)行異或，并將其用作校驗(yàn)和。如果任何一個(gè)位被誤讀，這將顯示在XOR校驗(yàn)和中。如果同一列中的兩個(gè)位被誤讀，則校驗(yàn)和保持不變，因此XOR僅對(duì)單位錯(cuò)誤有效（但這些是最常見的）。

示例包

編寫數(shù)字92（十六進(jìn)制0x5C）

從設(shè)備讀取（TX設(shè)備）請(qǐng)求數(shù)據(jù)，RX設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求的數(shù)據(jù)）

的構(gòu)建的的

該項(xiàng)目可以使用許多不同的電路構(gòu)造技術(shù)構(gòu)建，包括條形板，矩陣板，面包板和PCB。在這個(gè)例子中，我使用了在CNC機(jī)床上制造的PCB（通過隔離布線），但我正在考慮回到化學(xué)過程，原因?qū)⒃诤竺娴奈恼轮杏懻摗?/p>

這也是我第一個(gè)包含使用XYZ da Vinci Jr. 3D打印機(jī)制作的自定義項(xiàng)目框的項(xiàng)目。設(shè)計(jì)本身（痛苦地）在Google SketchUp中制作，然后由于STL導(dǎo)出器插件導(dǎo)出為STL文件。然后，STL文件在XYZmaker中導(dǎo)入并打印。雖然這個(gè)項(xiàng)目盒不使用螺絲，但未來的設(shè)計(jì)將會(huì)如此。雖然3D打印的型號(hào)可能價(jià)格昂貴（這個(gè)盒子使用價(jià)值約1.00美元的塑料），但它是一種定制設(shè)計(jì)，可以制作近乎完美的功能，如切口和孔。