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      3天內(nèi)不再提示

      一種單片機數(shù)據(jù)解析方法

      GReq_mcu168 ? 來源：CSDN ? 作者：CSDN ? 2022-04-01 10:16 ? 次閱讀
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      前陣子一朋友使用單片機與某外設進行通信時，外設返回的是一堆格式如下的數(shù)據(jù)：

      AA AA 04 80 02 00 02 7B AA AA 04 80 02 00 08 75 AA AA 04 80 02 00 9B E2 AA AA 04 80 02 00 F6 87 AA AA 04 80 02 00 EC 91

      其中 AA AA 04 80 02 是數(shù)據(jù)校驗頭，后面三位是有效數(shù)據(jù)，問我怎么從外設不斷返回的數(shù)據(jù)中取出有效的數(shù)據(jù)。

      對于這種問題最容易想到的就是使用一個標志位用于標志當前正解析到一幀數(shù)據(jù)的第幾位，然后判斷當前接收的數(shù)據(jù)是否與校驗數(shù)據(jù)一致，如果一致則將標志位加一，否則將標志位置0重新判斷，使用這種方法解析數(shù)據(jù)的代碼如下：

      if(flag==0)
{
if(tempData==0xAA)
flag++;
else
flag=0;
}
elseif(flag==1)
{
if(tempData==0xAA)
flag++;
else
flag=0;
}
elseif(flag==2)
{
if(tempData==0x04)
flag++;
else
flag=0;
}
elseif(flag==3)
{
if(tempData==0x80)
flag++;
else
flag=0;
}
elseif(flag==4)
{
if(tempData==0x02)
flag++;
else
flag=0;
}
elseif(flag==5||flag==6||flag==7)
{
data[flag-5]=tempData;
flag=(flag==7)?0:flag+1;
}

      使用上述方法是最容易想到的也是最簡單的方法了，百度了一下基本上也都是使用類似的方法進行數(shù)據(jù)解析，但是使用這種方法有如下幾個缺點：

      1、 大量使用了判斷，容易導致出現(xiàn)邏輯混亂。

      2、 代碼重復率高，抽象程度低。從上述代碼可以看到一大堆代碼僅僅是判斷的數(shù)據(jù)不同，其他代碼都完全一致。

      3、 代碼可復用性差。寫好的代碼無法用在其他類似的外設上，如果有多個外設就需要編寫多份類似的代碼。

      4、 可擴展性低。如果外設還有一個數(shù)據(jù)校驗尾需要校驗或者數(shù)據(jù)校驗頭發(fā)生改變，就需要再次寫多個判斷重新用于校驗，無法在原有的代碼上進行擴展。

      5、 容易出現(xiàn)誤判 。

      對此，這里提出了一種新的解決方案，可以通用與所有類似的數(shù)據(jù)解析，原理如下：

      使用一個固定容量的隊列用來緩存接收到的數(shù)據(jù)，隊列容量等于一幀數(shù)據(jù)的大小，每來一個數(shù)據(jù)就將數(shù)據(jù)往隊列里面加，當完整接收到一幀數(shù)據(jù)時此時隊列中的全部數(shù)據(jù)也就是一幀完整的數(shù)據(jù)，因此只需要判斷隊列是否是數(shù)據(jù)校驗頭，隊列尾是否是數(shù)據(jù)校驗尾就可以得知當前是否已經(jīng)接收到了一幀完整的數(shù)據(jù)，然后在將數(shù)據(jù)從隊列中取出即可。原理圖如下：

      每來一個數(shù)據(jù)就往隊列里面加：

      3b5c029a-b145-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

      當接收到一幀完整數(shù)據(jù)時隊列頭和數(shù)據(jù)校驗頭重合：

      3b6e2ed4-b145-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

      此時只需要從隊列中取出有效數(shù)據(jù)即可。

      如果有數(shù)據(jù)尾校驗，僅僅只需要添加一個校驗尾即可，如下圖所示：

      3b93d3dc-b145-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

      好，分析結(jié)束，開始編碼。

      首先需要一個隊列，為了保證通用性，隊列底層使用類似于雙向鏈表的實現(xiàn)（當然也可以使用數(shù)組實現(xiàn)），需要封裝的結(jié)構(gòu)有隊列容量、隊列大小、隊頭節(jié)點和隊尾節(jié)點，需要實現(xiàn)的操作有隊列初始化、數(shù)據(jù)入隊、數(shù)據(jù)出隊、清空隊列和釋放隊列，具體代碼如下：

      /*queue.h*/

#ifndef_QUEUE_H_
#define_QUEUE_H_

#ifndefNULL
#defineNULL((void*)0)
#endif

typedefunsignedcharuint8;

/*隊列節(jié)點*/
typedefstructNode
{
uint8data;
structNode*pre_node;
structNode*next_node;
}Node;

/*隊列結(jié)構(gòu)*/
typedefstructQueue
{
uint8capacity;//隊列總?cè)萘?/span>
uint8size;//當前隊列大小
Node*front;//隊列頭節(jié)點
Node*back;//隊列尾節(jié)點
}Queue;

/*初始化一個隊列*/
Queue*init_queue(uint8_capacity);
/*數(shù)據(jù)入隊*/
uint8en_queue(Queue*_queue,uint8_data);
/*數(shù)據(jù)出隊*/
uint8de_queue(Queue*_queue);
/*清空隊列*/
voidclear_queue(Queue*_queue);
/*釋放隊列*/
voidrelease_queue(Queue*_queue);

#endif

      /*queue.c*/

#include
#include"parser.h"

/**
*初始化一個隊列
*
*@_capacity:隊列總?cè)萘?*/
Queue*init_queue(uint8_capacity)
{
Queue*queue=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
queue->capacity=_capacity;
queue->size=0;
returnqueue;
}

/**
*數(shù)據(jù)入隊
*
*@_queue:隊列
*@_data:數(shù)據(jù)
**/
uint8en_queue(Queue*_queue,uint8_data)
{
if(_queue->sizecapacity)
{
Node*node=(Node*)malloc(sizeof(Node));
node->data=_data;
node->next_node=NULL;

if(_queue->size==0)
{
node->pre_node=NULL;
_queue->back=node;
_queue->front=_queue->back;
}
else
{
node->pre_node=_queue->back;

_queue->back->next_node=node;
_queue->back=_queue->back->next_node;
}
_queue->size++;
}
else
{
Node*temp_node=_queue->front->next_node;
_queue->front->pre_node=_queue->back;
_queue->back->next_node=_queue->front;
_queue->back=_queue->back->next_node;
_queue->back->data=_data;
_queue->back->next_node=NULL;
_queue->front=temp_node;
}
return_queue->size-1;
}

/**
*數(shù)據(jù)出隊
*
*@_queue:隊列
*
*@return:出隊的數(shù)據(jù)
*/
uint8de_queue(Queue*_queue)
{
uint8old_data=0;

if(_queue->size>0)
{
old_data=_queue->front->data;
if(_queue->size==1)
{
free(_queue->front);
_queue->front=NULL;
_queue->back=NULL;
}
else
{
_queue->front=_queue->front->next_node;
free(_queue->front->pre_node);
_queue->front->pre_node=NULL;
}
_queue->size--;
}
returnold_data;
}

/**
*清空隊列
*
*@_queue:隊列
*/
voidclear_queue(Queue*_queue)
{
while(_queue->size>0)
{
de_queue(_queue);
}
}

/**
*釋放隊列
*
*@_queue:隊列
*/
voidrelease_queue(Queue*_queue)
{
clear_queue(_queue);
free(_queue);
_queue=NULL;
}

      其次是解析器，需要封裝的結(jié)構(gòu)有解析數(shù)據(jù)隊列、數(shù)據(jù)校驗頭、數(shù)據(jù)校驗尾、解析結(jié)果以及指向解析結(jié)果的指針，需要實現(xiàn)的操作有解析器初始化、添加數(shù)據(jù)解析、獲取解析結(jié)果、重置解析器和釋放解析器，具體代碼如下：

      /*parser.h*/

#ifndef_PARSER_H_
#define_PARSER_H_

#include"queue.h"

typedefenum
{
RESULT_FALSE,
RESULT_TRUE
}ParserResult;

/*解析器結(jié)構(gòu)*/
typedefstructDataParser
{
Queue*parser_queue;//數(shù)據(jù)解析隊列
Node*resule_pointer;//解析結(jié)果數(shù)據(jù)指針
uint8*data_header;//數(shù)據(jù)校驗頭指針
uint8header_size;//數(shù)據(jù)校驗頭大小
uint8*data_footer;//數(shù)據(jù)校驗尾指針
uint8footer_size;//數(shù)據(jù)校驗尾大小
uint8result_size;//解析數(shù)據(jù)大小
ParserResultparserResult;//解析結(jié)果
}DataParser;

/*初始化一個解析器*/
DataParser*parser_init(uint8*_data_header,uint8_header_size,uint8*_data_footer,uint8_foot_size,uint8_data_frame_size);
/*將數(shù)據(jù)添加到解析器中進行解析*/
ParserResultparser_put_data(DataParser*_parser,uint8_data);
/*解析成功后從解析器中取出解析結(jié)果*/
intparser_get_data(DataParser*_parser,uint8_index);
/*重置解析器*/
voidparser_reset(DataParser*_parser);
/*釋放解析器*/
voidparser_release(DataParser*_parser);

#endif

      /*parser.c*/

#include
#include"parser.h"

/**
*初始化一個解析器
*
*@_data_header:數(shù)據(jù)頭指針
*@_header_size:數(shù)據(jù)頭大小
*@_data_footer:數(shù)據(jù)尾指針
*@_foot_size:數(shù)據(jù)尾大小
*@_data_frame_size:一幀完整數(shù)據(jù)的大小
*
*@return:解析器
*/
DataParser*parser_init(uint8*_data_header,uint8_header_size,uint8*_data_footer,uint8_foot_size,uint8_data_frame_size)
{
if((_header_size+_foot_size)>_data_frame_size||(_header_size+_foot_size)==0)
returnNULL;

DataParser*parser=(DataParser*)malloc(sizeof(DataParser));
parser->parser_queue=init_queue(_data_frame_size);
parser->resule_pointer=NULL;
parser->data_header=_data_header;
parser->header_size=_header_size;
parser->data_footer=_data_footer;
parser->footer_size=_foot_size;
parser->result_size=_data_frame_size-parser->header_size-parser->footer_size;
parser->parserResult=RESULT_FALSE;

while(_data_frame_size-->0)
{
en_queue(parser->parser_queue,0);
}

returnparser;
}

/**
*將數(shù)據(jù)添加到解析器中進行解析
*
*@_parser:解析器
*@_data:要解析的數(shù)據(jù)
*
*@return:當前解析結(jié)果，返回RESULT_TRUE代表成功解析出一幀數(shù)據(jù)
*/
ParserResultparser_put_data(DataParser*_parser,uint8_data)
{
uint8i;
Node*node;

if(_parser==NULL)
returnRESULT_FALSE;

en_queue(_parser->parser_queue,_data);

/*校驗數(shù)據(jù)尾*/
node=_parser->parser_queue->back;
for(i=_parser->footer_size;i>0;i--)
{
if(node->data!=_parser->data_footer[i-1])
gotoDATA_FRAME_FALSE;
node=node->pre_node;
}

/*校驗數(shù)據(jù)頭*/
node=_parser->parser_queue->front;
for(i=0;iheader_size;i++)
{
if(node->data!=_parser->data_header[i])
gotoDATA_FRAME_FALSE;
node=node->next_node;
}

if(_parser->resule_pointer==NULL&&_parser->result_size>0)
_parser->resule_pointer=node;
if(_parser->parserResult!=RESULT_TRUE)
_parser->parserResult=RESULT_TRUE;
return_parser->parserResult;

DATA_FRAME_FALSE:
if(_parser->resule_pointer!=NULL)
_parser->resule_pointer=NULL;
if(_parser->parserResult!=RESULT_FALSE)
_parser->parserResult=RESULT_FALSE;
return_parser->parserResult;

}

/**
*解析成功后從解析器中取出解析結(jié)果
*
*@_parser:解析器
*@_index:解析結(jié)果集合中的第_index個數(shù)據(jù)
*
*@return:獲取解析成功的數(shù)據(jù)，返回-1代表數(shù)據(jù)獲取失敗
*/
intparser_get_data(DataParser*_parser,uint8_index)
{
Node*node;
if(_parser==NULL
||_parser->parserResult!=RESULT_TRUE
||_index>=_parser->result_size
||_parser->resule_pointer==NULL)
return-1;
node=_parser->resule_pointer;
while(_index>0)
{
node=node->next_node;
_index--;
}
returnnode->data;
}

/**
*重置解析器
*
*@_parser:解析器
*/
voidparser_reset(DataParser*_parser)
{
uint8_data_frame_size;

if(_parser==NULL)
return;

_data_frame_size=_parser->parser_queue->size;
while(_data_frame_size-->0)
{
en_queue(_parser->parser_queue,0);
}
_parser->resule_pointer=NULL;
_parser->parserResult=RESULT_FALSE;
}

/**
*釋放解析器
*
*@_parser:解析器
*/
voidparser_release(DataParser*_parser)
{
if(_parser==NULL)
return;
release_queue(_parser->parser_queue);
free(_parser);
_parser=NULL;
}

      接下來編寫測試代碼測試一下：

      /*main.c*/

#include
#include"parser.h"

intmain()
{
uint8i;
//數(shù)據(jù)頭
uint8data_header[]={0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02};
//要解析的數(shù)據(jù)，測試用
uint8data[]={
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0x02,0x7B,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x00,0x08,0x75,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0x9B,0xE2,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0xF6,0x87,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x00,0xEC,0x91,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x15,0x67,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x49,0x33,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x00,0xE7,0x96,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0x68,0x15,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0x3C,0x41,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x00,0x66,0x17,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0xA5,0xD8,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x26,0x56,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x01,0x73,0x09,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x64,0x18,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x8B,0xF1,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x01,0xC6,0xB6,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x01,0x7B,0x01,
0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0x00,0xCB,0xB2,0xAA,0xAA,0x04,0x80,
0x02,0x00,0x2C,0x51,0xAA,0xAA,0x04,0x80,0x02,0xFF,0xE5,0x99
};

/**
*初始化一個解析器
*第一個參數(shù)是數(shù)據(jù)頭
*第二個參數(shù)是數(shù)據(jù)頭長度
*第三個參數(shù)是數(shù)據(jù)尾指針
*第四個參數(shù)是數(shù)據(jù)尾大小
*第五個參數(shù)是一整幀數(shù)據(jù)的大小
*/
DataParser*data_parser=parser_init(data_header,sizeof(data_header),NULL,0,8);

//將要解析的數(shù)據(jù)逐個取出，添加到解析器中
for(i=0;isizeof(data);i++)
{
//解析數(shù)據(jù)，返回RESULT_TRUE代表成功解析出一組數(shù)據(jù)
if(parser_put_data(data_parser,data[i])==RESULT_TRUE)
{
printf("成功解析出一幀數(shù)據(jù)...
");

/*一位一位取出解析后的數(shù)據(jù)*/
printf("第一個數(shù)據(jù)是：0x%x
",parser_get_data(data_parser,0));
printf("第二個數(shù)據(jù)是：0x%x
",parser_get_data(data_parser,1));
printf("第三個數(shù)據(jù)是：0x%x


",parser_get_data(data_parser,2));
}
}

//當不再需要解析器時，應該把解析器釋放掉，回收內(nèi)存，避免造成內(nèi)存泄漏
parser_release(data_parser);

return0;
}

      測試結(jié)果如下：

      3bb3cb9c-b145-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

      從上面可以看出，解析的結(jié)果與目標一致。

      github地址：

      https://github.com/528787067/DataFrameParser

      審核編輯 ：李倩


      聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題，請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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      原文標題：一種單片機數(shù)據(jù)解析方法

      文章出處：【微信號：mcu168，微信公眾號：硬件攻城獅】歡迎添加關注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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        MCU與單片機的區(qū)別

        單元，簡稱MCU，是一種集成電路芯片，它將計算機的CPU、存儲器、可編程輸入/輸出外設等集成在一個芯片上。MCU通常用于嵌入式系統(tǒng)，能夠控制其他電子設備或機械部件。 1.2 單片機 單片機
        的頭像 發(fā)表于 11-11 14:50 ?3573次閱讀

        單片機編程語言有哪些選擇

        些常用的單片機編程語言，以及它們的特點和應用場景： 1. C語言 特點 ：C語言是一種通用的編程語言，以其高效性和靈活性而聞名。它提供了豐富的庫函數(shù)和直接的硬件訪問能力，非常適合用于單片機編程。 應用 ：C語言是
        的頭像 發(fā)表于 11-01 14:13 ?3309次閱讀

        單片機調(diào)試常見問題與解決方法

        燒錄到單片機時，燒錄軟件顯示無法與單片機通信。 解決方法： 檢查單片機的電源是否正常，確保電源電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。 檢查燒錄線的連接是否正確，包括數(shù)
        的頭像 發(fā)表于 11-01 14:11 ?3556次閱讀

        如何實現(xiàn)51單片機與PC機的串行通信

        的詳細步驟和方法。 硬件連接 首先，我們需要將51單片機與PC機的串行接口連接起來。通常，我們使用RS-232接口進行連接。RS-232接口是一種常用的串行通信接口，它使用9個引腳進行
        的頭像 發(fā)表于 10-21 11:35 ?3017次閱讀

        單片機怎么寫入程序

        單片機（Microcontroller Unit，MCU）是一種集成電路芯片，它將計算機的CPU、存儲器、輸入/輸出接口等功能集成在一個芯片上。單片機廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設備中
        的頭像 發(fā)表于 10-21 11:21 ?3023次閱讀

        單片機有哪些中斷類型

        單片機中斷是指在單片機執(zhí)行程序的過程中，當外部設備或內(nèi)部條件發(fā)生某個特定事件時，能夠暫停當前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行一個特定的服務程序（稱為中斷服務程序或中斷處理程序），處理該事件，之后再返回到被中斷處繼續(xù)執(zhí)行原程序的
        的頭像 發(fā)表于 10-17 18:12 ?2827次閱讀

        單片機的中斷機制

        單片機的中斷機制是一種重要的處理方式，它允許單片機在執(zhí)行主程序的過程中，能夠暫停當前任務，轉(zhuǎn)而處理外部或內(nèi)部緊急事件。這種機制極大地提高了系統(tǒng)的響應速度和處理能力，使得單片機在各種應用
        的頭像 發(fā)表于 10-17 18:03 ?2242次閱讀