如何处理缓冲串行数据

Question

我正在尝试找到一个很好的读取串行数据的解决方案，以及当 read() 完成但包含不完整消息时该怎么做。

设备之间的预期消息具有定义的开始和结束字节，因此很容易看到消息何时开始和结束。

我可以正常打开串口并从串口读取。但是我遇到计算机读取速度比数据通过速度快，我收到一条不完整的消息。

对于这个例子，假设预期的消息是

0x10 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x11

以0x10开始，0x11结束，0xFF为数据字节

我是 C 的新手，所以我可能遗漏了一些明显的东西，我目前的解决方案

int main() {
     /* Ommited serial port opening and checking*/
     char read_buffer[80];
     char message_buffer[80];
     int message_buffer_index = 0;
     int start_index = -1;
     int end_index = -1;
     int read_bytes;
     read_bytes = read(serial_port, read_buffer, sizeof(read_buffer) - 1);
     /* Now lets say read_bytes returns 3 and read buffer is {0x10, 0xFF, 0xFF} */
     /* What should I do with the read_buffer? Currently appending to message buffer*/
     memcpy(&message_buffer[message_buffer_index], &read_buffer[0], read_bytes);
     /* Now check the message buffer for a full message */
     for (int i = 0; i < 80; i++) {
          if (message_buffer[i] = 0x10) {
               start_index = i;
               continue;
          }
          if (message_buffer[i] = 0x11) {
               end_index = i;
          }
          if (start_index != -1 && end_index != -1) {
               /* Found a message, do something with it, not super important here */
               process_message();
               /* Now how to erase the full message from the 
               buffer and push any non processed data to the 
               front? */
               remove_message();
          }
    }
}

int process_message();  
int remove_message();

Answer 1

您需要循环缓冲区。将数据放在缓冲区中，例如当有足够的数据或在任何方便的时候，进程会使用它们。

维基百科上有关于它的优秀文章https://en.wikipedia.org/wiki/Circular_buffer

Answer 2

阅读时最好使用 stdio，像这样：

FILE *fp = fdopen(serial_port, "r");

while (blabla) {
  while (fgetc(fp) != 0x10)
    ;  // wait until start
  while ((c = fgetc(fp)) != 0x11)
    message_buffer[message_buffer_index++] = c;
  // here you have a complete message
}

如果需要，插入 EOF 和错误检查

Answer 3

为了尽量减少多次 read() 小字节数系统调用的开销（例如，一次读取一个字节的错误解决方案），请在您的文件中使用中间缓冲区代码。
串行终端的 read() 应处于阻塞模式以避免 return 零字节代码。

#define BLEN    1024
unsigned char rbuf[BLEN];
unsigned char *rp = &rbuf[BLEN];
int bufcnt = 0;

/* get a byte from intermediate buffer of serial terminal */
static unsigned char getbyte(void)
{
    if ((rp - rbuf) >= bufcnt) {
        /* buffer needs refill */
        bufcnt = read(fd, rbuf, BLEN);
        if (bufcnt <= 0) {
            /* report error, then abort */
        }
        rp = rbuf;
    }
    return *rp++;
}

有关串行终端的正确 termios 初始化代码，请参阅 this answer。您应该将 VMIN 参数增加到更接近 BLEN 值的值或至少是最长预期消息的长度，并且 VTIME 为 1。

现在您可以一次一个字节方便地访问接收到的数据，而性能损失最小。

#define MLEN    1024  /* choose appropriate value for message protocol */
int main() 
{
    unsigned char mesg[MLEN];
    ...

    while (1) {
        while (getbyte() != 0x10)
            /* discard data until start found */ ;
    
        length = 0;
        while ((mesg[length] = getbyte()) != 0x11) {
            /* accumulate data until end found */ 
            length++;
        }

        /* process the message */
        ...

    
    }  /* loop for next message */
...
}

请注意，您对消息帧的检测并不可靠。
如果数据是二进制的，因此可以使用与这些开始和结束字节相同的值，那么对接收到的数据的这种解析很容易出现未对齐的消息帧。
有关正确算法的说明，请参阅 this answer。

如何处理缓冲串行数据

How to handle buffering serial data

c

buffer

serial-port