在一些工业应用的场合，我们经常需要用到串口通信，既然是要通信肯定是需要相关协议的支持，业内比较标准的协议当然要数MODBUS协议了，但是MODBUS协议要完全弄懂，也并非易事，很多时候，可能我们只需要简单控制一些输出同时读取输入输出状态，以及设置一些参数等。如果用标准的MODBUS肯定是没有问题的，但是并不是所有人都能在短时间内摸透MODBUS协议，那么，或许有人会说，自己随便写个简单的协议不就好了！没错，这样也是可以，只要通信设备双方都按照约定好的协议去执行相关动作即可，这一帖中，笔者就要着重介绍这种自定义协议的通信了。
说到自定义协议，笔者第一次接触的时候，还是在用迪文DGUS屏的时候，在接触了迪文DGUS屏的指令后，笔者才学会的使用自定义协议来做一些通信。那么，笔者就以迪文DGUS屏的指令为例，跟大家详细一下自定义协议的相关知识吧。
迪文DGUS串口数据帧的架构是由以下几个部分组成：
帧头（2字节）+ 数据长度（1字节）+ 指令（1字节）+ 数据（N字节）+ CRC校验（2字节）
所有指令都是以十六进制数发送，以写控制寄存器指令（80）为例：
例如从当前页面切换到第五幅图片，向屏发送如下指令即可：5A A5 04 80 03 00 05，那么这些十六进制数都代表什么意思呢？其含义如下：
5A A5：帧头由两个字节组成，可以自定义
04：发送数据的长度（指从指令开始到最后的数据长度，此处从80指令开始共发送4个字节）
80：写控制寄存器指令
03：控制寄存器地址
00 05：图片地址
在这条命令中，省去了CRC校验，由CRC校验相对比较复杂，很多场合也可以用和校验的方式替代CRC校验，比如，我们可以将上述指令改成如下方式：5A A5 04 80 03 00 05 92，最后一个数92即是一个校验和，从数据长度位开始到最后一个数据累加求余，即得到了校验和。当然，这个校验和我们可以用1个字节，也可以用2个字节，看大家使用习惯了，笔者经常都是用1个字节来做和校验位。看到这里，相信大家对于自定义协议应该有一定了解了。
其实，自定义协议很简单，可以自己任意定义一串数字，只要双方都按照定义好的格式收发数据即可。
接下来，笔者就一个实际的案例，在这款工控板上演示一下自定义协议通信。该工控板上有6个输出，分别是Y0-Y5；8个输入，分别是X00-X07，用串口助手模拟上位机来发送指令，分别控制每个输出口的输出状态，在工控板接收到串口助手发来的指令后，根据不同指令执行相关动作，并返回此时输入输出口的状态。
首先，笔者定义串口助手发送的通信帧格式如下：
帧头（2字节）+ 长度（1字节）+ 命令（1字节）+ 地址（1字节）+ 指令（1字节）
例如：
Y0输出ON 的指令为：5A A5 03 06 00 01
Y0输出OFF的指令为：5A A5 03 06 00 00
Y1输出ON 的指令为：5A A5 03 06 01 01
Y1输出OFF的指令为：5A A5 03 06 01 00
其中：
5A A5为帧头
03指数据长度
06为命令字
00为Y0的地址/01为Y1的地址
01为输出ON指令/00为输出OFF指令
本例中笔者偷懒了，也省去了和校验，不过笔者相信，看到这里了，大家对应该是有能力自己增加上和校验的，要是实在不知道，可以私聊笔者。
那么，发送问题是解决了，但是，要怎么接收这一串指令呢？还是参考迪文DGUS接收数据帧的方式，首先校验帧头：5A A5，然后再判断长度位，根据长度位来确定需要接收数据的长度，比如，此处长度位为03，那么，我们只需要在接收到长度位之后，继续再接收完3个数据即可认为数据接收完成，具体代码实现如下：
/********************* UART1中断函数************************/
void UART1_int (void) interrupt UART1_VECTOR
{
u8 UART1_DataTemp;
//命令格式：帧头+长度+命令字+地址+指令
//5A A5 03 06 00 01--Y00-ON 5A A5 03 06 00 00--Y00-OFF
if(RI)
{
RI = 0;
UART1_DataTemp = SBUF;
RX_Busy = 1; //接收忙
if(RX_5A_OK)
{
if(RX_A5_OK)
{
RX1_Buffer = UART1_DataTemp; //将接收到的数组暂存到RX1_Buffer数组
COM1.RX_write ++;
if(COM1.RX_write == RX1_Buffer + 1) //接收完成
{
Uart1RXFinish = 1; //数据接收完成，将标志位置1
RX_5A_OK = 0;
RX_A5_OK = 0;
COM1.RX_write = 0;
RX_Busy = 0;
}
}
else
{
if(UART1_DataTemp == 0xA5)
{
RX_A5_OK = 1;
COM1.RX_write = 0;
}
}
}
else
{
if(UART1_DataTemp == 0x5A)
{
RX_5A_OK = 1;
}
}
if(COM1.RX_write >= RX_Length) COM1.RX_write = 0;
}
if(TI)
{
TI = 0;
COM1.TX_Busy = 0;
}
}当然，这里其实我们也可以使用结束符来实现，比如回车换行符，也很简单，只要找到回车换行对应的ASCII码的十六进制数就好了，要是笔者没记错的话，应该是：0x0D、0x0A，那么我们可以在串口接收到0x0D、0x0A两个数据之后认为是接收完成，当然，代码部分笔者就不再贴出来了，留给读者去完成了。
最后，讲一下返回数据帧的格式，笔者在本例中用了如下格式：
帧头（2字节）+ 长度（1字节）+ 命令（1字节）+ X00状态（1字节）+ X01状态（1字节）+ X02状态（1字节）+ X03状态（1字节）+ X04状态（1字节）+ X05状态（1字节）+ X06状态（1字节）+ X07状态（1字节）+ Y0状态（1字节）+ Y1状态（1字节）+ Y2状态（1字节）+ Y3状态（1字节）+ Y4状态（1字节）+ Y5状态（1字节）
当然，这里笔者写的有点繁琐，其实8个输入状态完全可以用一个字节来实现，6个输出状态也可以完全用一个字节来实现，这里笔者只是为了让大家更好的理解这个协议，所以写的繁琐了一点。数据返回的关键代码如下：
/********************* 串口1发送命令************************/
void Uart1_Send(void)
{
//定时自动发送数据
if(Uart1RXFinish) //
{
if((RX1_Buffer==0x03)&&(RX1_Buffer==0x06))
{
if(RX1_Buffer==0x00)//Y0
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT00 = 1;
Y00_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT00 = 0;
Y00_State = 0;
}
}
if(RX1_Buffer==0x01)//Y1
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT01 = 1;
Y01_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT01 = 0;
Y01_State = 0;
}
}
if(RX1_Buffer==0x02)//Y2
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT02 = 1;
Y02_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT02 = 0;
Y02_State = 0;
}
}
if(RX1_Buffer==0x03)//Y3
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT03 = 1;
Y03_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT03 = 0;
Y03_State = 0;
}
}
if(RX1_Buffer==0x04)//Y4
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT04 = 1;
Y04_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT04 = 0;
Y04_State = 0;
}
}
if(RX1_Buffer==0x05)//Y5
{
if(RX1_Buffer==0x01)
{
OUT05 = 1;
Y05_State = 1;
}
if(RX1_Buffer==0x00)
{
OUT05 = 0;
Y05_State = 0;
}
}
//输入状态刷新
if(IN00)X00_State = 0;else X00_State = 1;
if(IN01)X01_State = 0;else X01_State = 1;
if(IN02)X02_State = 0;else X02_State = 1;
if(IN03)X03_State = 0;else X03_State = 1;
if(IN04)X04_State = 0;else X04_State = 1;
if(IN05)X05_State = 0;else X05_State = 1;
if(IN06)X06_State = 0;else X06_State = 1;
if(IN07)X07_State = 0;else X07_State = 1;
Uart1RXFinish = 0;
Uart1SendEN = 1;
SendDataInit = 0;
}
}
if(Uart1SendEN)
{
if(!RX_Busy)
{
//发送命令
if(COM1.TX_Busy == 0)
{
COM1.TX_Busy = 1; //标志发送忙
if(!SendDataInit)
{
SendData = 0x5A;//帧头
SendData = 0xA5;//帧头
SendData = 0x0F;//长度
SendData = 0x06;//命令0x06
SendData = X00_State;//X00输入状态L
SendData = X01_State;//X01输入状态L
SendData = X02_State;//X02输入状态L
SendData = X03_State;//X03输入状态L
SendData = X04_State;//X04输入状态L
SendData = X05_State;//X05输入状态L
SendData = X06_State;//X06输入状态L
SendData = X07_State;//X07输入状态L
SendData = Y00_State;//Y00输出状态L
SendData = Y01_State;//Y01输出状态L
SendData = Y02_State;//Y02输出状态L
SendData = Y03_State;//Y03输出状态L
SendData = Y04_State;//Y04输出状态L
SendData = Y05_State;//Y05输出状态L
SendDataInit = 1;
COM1.TX_read = 0;
}
SBUF = SendData; //发一个字节
COM1.TX_read++;
if(COM1.TX_read>=18)//命令长度4位
{
COM1.TX_read = 0;
Uart1SendEN = 0;
}
}
}
}
}接下来，我们只需要将程序下载到控制板中，再用串口助手来发送指令，即可验证效果了，笔者在此就用串口监控精灵来验证数据的收发，具体控制板上的输入输出状态就不贴图了：
从串口精灵监控到的数据我们可以看到：
当串口助手发送指令：5A A5 03 06 00 01的时候，控制板返回数据：5A A5 0F 06 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 ，即Y0输出ON；
当串口助手发送指令：5A A5 03 06 00 00的时候，控制板返回数据：5A A5 0F 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ，即Y0输出OFF；
当串口助手发送指令：5A A5 03 06 01 01的时候，控制板返回数据：5A A5 0F 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 ，即Y1输出ON；
当串口助手发送指令：5A A5 03 06 01 00的时候，控制板返回数据：5A A5 0F 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ，即Y1输出OFF；
同时，在控制板上我们也可以分别看到Y0先输出ON，然后再输出OFF；Y1先输出ON，然后再输出OFF（此处省去动图），至此，一个完整的通信就完成了，感兴趣的读者，可以在此基础上进行改善，比如，数据发送帧和数据返回帧都加上校验和。
好了，有关自定义协议的知识就简单介绍到这里了，有疑问的读者可以跟帖回复。
追梦少年
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