本文在探討傳統數據收發不足之后，介紹如何使用帶FIFO的串口來減少接收中斷次數，通過一種自定義通訊協議格式，給出幀打包方法；之后介紹一種特殊的串口數據發送方法，可在避免使用串口發送中斷的情況下，提高系統的響應速度。 1.簡介 串口由于使用簡單，價格低廉，配合RS485芯片可以實現長距離、抗干擾能力強的局域網絡而被廣泛使用。隨著產品功能的增多，需要處理的任務也越來越復雜，系統任務也越來越需要及時響應。絕大多數的現代單片機（ARM7、Cortex-M3）串口都帶有一定數量的硬件FIFO，本文將介紹如何使用硬件FIFO來減少接收中斷次數，提高發送效率。在此之前，先來列舉一下傳統串口數據收發的不足之處： 每接收一個字節數據，產生一次接收中斷。不能有效的利用串口硬件FIFO，減少中斷次數。應答數據采用等待發送的方法。由于串行數據傳輸的時間遠遠跟不上CPU的處理時間，等待串口發送完當前字節再發送下一字節會造成CPU資源浪費，不利于系統整體響應（在1200bps下，發送一字節大約需要10ms，如果一次發送幾十個字節數據，CPU會長時間處于等待狀態）。應答數據采用中斷發送。增加一個中斷源，增加系統的中斷次數，這會影響系統整體穩定性（從可靠性角度考慮，中斷事件應越少越好）。針對上述的不足之處，將結合一個常用自定義通訊協議，提供一個完整的解決方案。 2.串口FIFO 串口FIFO可以理解為串口專用的緩存，該緩存采用先進先出方式。數據接收FIFO和數據發送FIFO通常是獨立的兩個硬件。串口接收的數據，先放入接收FIFO中，當FIFO中的數據達到觸發值（通常觸發值為1、2、4、8、14字節）或者FIFO中的數據雖然沒有達到設定值但是一段時間（通常為3.5個字符傳輸時間）沒有再接收到數據，則通知CPU產生接收中斷；發送的數據要先寫入發送FIFO，只要發送FIFO未空，硬件會自動發送FIFO中的數據。寫入發送FIFO的字節個數受FIFO最大深度影響，通常一次寫入最多允許16字節。上述列舉的數據跟具體的硬件有關，CPU類型不同，特性也不盡相同，使用前應參考相應的數據手冊。 3.數據接收與打包 FIFO可以緩存串口接收到的數據，因此我們可以利用FIFO來減少中斷次數。以NXP的lpc1778芯片為例，接收FIFO的觸發級別可以設置為1、2、4、8、14字節，推薦使用8字節或者14字節，這也是PC串口接收FIFO的默認值。這樣，當接收到大量數據時，每8個字節或者14個字節才會產生一次中斷（最后一次接收除外），相比接收一個字節即產生一個中斷，這種方法串口接收中斷次數大大減少。 將接收FIFO設置為8或者14字節也十分簡單，還是以lpc1778為例，只需要設置UART FIFO控制寄存器UnFCR即可。 接收的數據要符合通訊協議規定，數據與協議是密不可分的。通常我們需要將接收到的數據根據協議打包成一幀，然后交由上層處理。下面介紹一個自定義的協議幀格式，并給出一個通用打包成幀的方法。 自定義協議格式如圖3-1所示。 幀首：通常是3~5個0xFF或者0xEE 地址號：要進行通訊的設備的地址編號，1字節 命令號：對應不同的功能，1字節 長度：數據區域的字節個數，1字節 數據：與具體的命令號有關，數據區長度可以為0，整個幀的長度不應超過256字節 校驗：異或和校驗（1字節）或者CRC16校驗（2字節），本例使用CRC16校驗 下面介紹如何將接收到的數據按照圖3-1所示的格式打包成一幀。 3.1 定義數據結構 typedef?struct?{?? ??????uint8_t?*?dst_buf;??????????????????//指向接收緩存?? ??????uint8_t?sfd;????????????????????????//幀首標志,為0xFF或者0xEE?? ??????uint8_t?sfd_flag;???????????????????//找到幀首,一般是3~5個FF或EE?? ??????uint8_t?sfd_count;??????????????????//幀首的個數,一般3~5個?? ??????uint8_t?received_len;???????????????//已經接收的字節數?? ??????uint8_t?find_fram_flag;?????????????//找到完整幀后,置1?? ??????uint8_t?frame_len;??????????????????//本幀數據總長度，這個區域是可選的?? }find_frame_struct; 3.2 初始化數據結構，一般放在串口初始化中 /**? *?@brief????初始化尋找幀的數據結構? *?@param????p_fine_frame:指向打包幀數據結構體變量? *?@param????dst_buf:指向幀緩沖區? *?@param????sfd:幀首標志,一般為0xFF或者0xEE? */?? void?init_find_frame_struct(find_frame_struct?*?p_find_frame,uint8_t?*dst_buf,uint8_t?sfd)?? {?? ?????p_find_frame->dst_buf=dst_buf;?? ?????p_find_frame->sfd=sfd;?? ?????p_find_frame->find_fram_flag=0;?? ?????p_find_frame->frame_len=10;??????? ?????p_find_frame->received_len=0;?? ?????p_find_frame->sfd_count=0;?? ?????p_find_frame->sfd_flag=0;?? }? 3.3 數據打包程序 /**? *?@brief????尋找一幀數據??返回處理的數據個數? *?@param????p_find_frame:指向打包幀數據結構體變量? *?@param????src_buf:指向串口接收的原始數據? *?@param????data_len:src_buf本次串口接收到的原始數據個數? *?@param????sum_len:幀緩存的最大長度? *?@return???本次處理的數據個數? */?? uint32_t?find_one_frame(find_frame_struct?*?p_find_frame,const?uint8_t?*?src_buf,uint32_t?data_len,uint32_t?sum_len)?? {?? ?????uint32_t?src_len=0;?? ??????? ?????