如何使用 UART 传输数据结构？

Question

我最近开始使用this UART library 传输数据。测试用例有效，但阅读该库并不是一件轻而易举的事（至少对我而言）。

我的目标是将数据从传输控制器上的结构存储在接收微控制器上的结构中。 I thought I was close on my last implementation，但它无处可去。

我想避免犯与上次相同的错误。这是我的协议的伪代码。看起来我忽略了什么吗？

转移

    1) Instance struct
    2) Point at its memory location
    3) For each variable in struct, write its data to the register

接收

    1) Instance struct
    2) Point at its memory location
    3) When the register buffer is full, read register and store to struct by index

Answer 1

序列化乍一看会觉得很简单，但正如一些评论者指出的那样，有很多细节需要考虑。字节顺序很重要，但您还需要知道编译器如何组织结构内的数据。编译器倾向于尝试以最小化读取/写入数据所需时间的方式对齐内存中的数据。 16/32/64 位处理器将具有一次访问多个数据字节的机器指令（例如添加两个 32 位整数等），并且这些将要求正在访问的内存以某种方式对齐，使得感觉。访问字节的指令可以使用任何地址，访问 16 位字的指令要求它们位于偶数地址，访问 32 位双字的指令要求它们位于可被 4 整除的地址，依此类推。除此之外，C 中的许多标准类型在不同平台上可能具有不同的宽度，您可以开始欣赏这个主题的广度。

至少，您确实需要定义一个基本协议，该协议准确地详细说明了所讨论的结构将如何被序列化。不同的 micros 和/或编译器可以以不同的方式存储数据，如果您希望您的代码稍微可移植，您将希望避免将数据按原样转移到缓冲区中。您在评论中提到发送和接收设备将使用相同的微控制器，因此原则上您可以摆脱幼稚的实现。但正如我所见，您已经在做一些工作来实现简单的序列化，所以您不妨花时间来获得一个定义良好的序列化。如果您想验证您的位是否都到达了正确的位置，那么它很可能会让您免于头痛。它还将使您免于传输大量未使用的填充位（请参阅下面的第二个链接）。

您应该看看这个关于序列化的 SO 问题：(C - serialization techniques)。有几个不同的答案，但接受的答案几乎就是我所建议的。只要您知道结构的大小，您就可以在不为缓冲区分配动态内存的情况下获得，但是为每个数据对象提供专用的“serialize_...()”函数是一个不错的选择。

我还建议您通读此文档：(http://www.catb.org/esr/structure-packing/)。它旨在展示如何使用 struct 打包来节省内存，但它也是理解如何在 C 中序列化数据的重要来源（主题密切相关）。

几年前，我不得不推出自己的微型串行协议，以使一些 8 位 PIC 通过 GPIO 相互通信，我发现通过定义启动/停止条件和简单数据很有趣协议。一种相当常见的方法是为您的数据包设置开始/停止字节，然后以一致的格式描述您的数据，例如：

[起始字节] [type0] [length0] [data0] [type1] [length1] [data1] ... [typeN] [lengthN] [dataN] [end byte]

上述格式是一种更通用/更灵活的方法，一些高级协议允许使用类似格式来描述大型数据结构。但是在我们只有一个可能消息的简单情况下，我们可以假设发送设备和接收设备就消息中每个“对象”的顺序达成一致，并且他们还知道每个“对象”的类型和字节长度，所以你不需要传输这些数据。如果您想传输几个可能的结构之一，您可以使用单个 [type] 字节来传达正在发送的结构。你真的有很多选择，所以玩得开心。您可以通过使用 CRC 来确保您的数据不受损坏地传输，从而获得奖励积分。

对于缺乏花哨的格式，我深表歉意；我是一个真正回答 SO 问题的新手。