关于串口通信丢帧问题的处理

原创一起学嵌入式 2023-07-31 07:50

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本期话题

前两天有小伙伴在交流群里咨询：在串口通信的时候，如何应对其中一帧数据丢失或者干扰的情况吗？

之前分享过一篇如何设计通信接口协议的文章：如何编写通信接口协议。这篇文章侧重通信双方交互的数据格式。

本文来简单聊一聊，如何避免串口数据通信过程丢帧的问题。

聊一聊

看到这个问题，有很多大佬给出了自己的看法，列举几点：

你怎么看这个问题呢？

接下来，根据我对题目的理解，来说几点处理措施，供参考。

首先说一下对题目的理解，我觉得这个问题的侧重点在于，串口通信丢帧（或干扰）问题已经发生了，该如何进行处理。

为了保证通信双方数据传输的可靠和正确性，我们一般会在硬件上做一些防止干扰的措施，同时在数据传输中添加校验等。接收端收到的数据校验不通过，则直接丢弃，不进行处理。

加了这些措施，主要是为了保证接收并处理正确的数据。如果数据传输出错，这一帧数据不就直接丢弃了吗？接下来该怎么办呢？

其实设备之间通信（不限于串口通信），都会设计数据通信协议，其中除了说明通信数据帧的格式之外，也会对出现丢帧情况如何处理进行说明，这样通信双方就按照这个规则进行处理。

串口通信，稳定可靠的通信机制一般是：一问一答的方式；即发送方发送数据之后，需要收到应答，才能确保数据发送成功并被正确处理。否则的话，发送方就认为传输出错，根据具体情况，进行重发。

为了能够确保数据发送与应答一一对应，可以通过在数据帧中添加帧序号的方法，确保每一帧数据的序号是唯一的，发送与应答的帧序号如果能够对应上，则说明应答帧接收到，可以进行后续处理。

如果出现丢帧问题，根据具体的应用场景，会有不同的处理措施：

（1）对于单指令控制场景

控制端发送指令数据给被控端，接收端没有接收到数据或者接收到的数据出错，则不会进行控制动作以及发送应答帧。

发送端一段时间内没有接收到指令应答，可以适当地进行指令重发。

（2）连续发送多个数据包的场景

这种场景，发送端可以给每一个数据包进行标号，同时接收端根据接收到的数据包序号进行处理，并给出应答数据包，其中应答数据包中可以携带期待的下一包数据的序号。

如果发送端的数据出错，则不会收到应答帧，可以进行重发当前帧。

如果接收端收到正确的数据帧，但是发送端收到的应答帧异常，则认为应答数据传输出错。发送端可以尝试进行重发当前帧，接收端在收到重复的数据包后，再重新发送相应的应答帧。

最后

这种一问一答的方式，虽然可以保证数据传输的可靠性。难免会存在传输效率低的问题。

如果发送的数据包比较多，可否等到数据包全部发送完成后，最后再统一进行校验处理呢？这种处理该如何做呢？

大家有兴趣可以思考一下。

提示：可以在数据包中添加序号，并且在第一个数据包中添加总共要发送的数据包个数。剩下的工作交给接收端进行处理。

先聊这些，如果你有更好的处理措施，欢迎一起探讨。

感谢阅读，加油~

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