单片机通信协议处理(状态机)
通用单片机通讯协议(ASCII)
1、在单片机中定义从地址0开始的数据类型为BYTE型的变量:
则在组态王中定义相应的变量的寄存器为X0、X1、X2、X3、X4。。。。。。。。，数据类型为BYTE，每个变量占一个字节
2、在单片机中定义从地址100开始的数据类型为UINT型的变量:
则在组态王中定义相应的变量的寄存器为X100、X102、X104、X106、X108。。。。。。。。，数据类型UINT，每个变量占两个字节
bit3bit2 =1x,数据类型为浮点数。
数据地址：2字节4个ASCII码，0x0000~0xffff
数据字节数：1字节2个ASCII码，1—100，实际读写的数据的字节数。
数据…：为实际的数据转换为ASCII码，个数为字节数乘2。
异或：异或从设备地址到异或字节前，异或值转换成2个ASCII码
CR：0x0d。
46
30
30
30
46
30
34
31
30
46
46
46
46
30
30
字头
设备地址15
标志
写操作
浮点型
打包
数据地址15
数据字节数4
数据65535
30
30
0d
异或
若正确：
40
30
46
23
23
37
36
0d
字头
设备地址15
##
异或
若不正确：
40
30
46
2a
2a
37
36
0d
字头
设备地址15
**
异或
5．浮点数格式：
4字节浮点数=第一字节高4位ASCII码+第一字节低4位ASCII码
单片机通讯协议有哪些
单片机通讯协议有哪些单片机通讯协议是指在单片机系统中，不同设备之间进行通讯时所遵循的规定和约定。
在实际的单片机应用中，通讯协议起着非常重要的作用，它决定了不同设备之间的数据交换方式和通讯流程。
下面我们将介绍一些常见的单片机通讯协议。
1. 串行通讯协议。
串行通讯协议是一种通过串行线路进行数据传输的通讯方式，常见的串行通讯协议包括UART、SPI和I2C。
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种异步串行通讯协议，它通过一根传输线路进行数据的串行传输，适用于中短距离通讯。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通讯协议，它使用四根线路进行通讯，包括时钟线、数据线、主从选择线和从机输出线，适用于高速通讯和短距离通讯。
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双向二线制串行总线，适用于多个设备之间的通讯，可以实现多主机和多从机的通讯。
2. 并行通讯协议。
并行通讯协议是一种通过并行线路进行数据传输的通讯方式，常见的并行通讯协议包括总线协议和并行接口协议。
总线协议是一种多设备共享同一总线进行通讯的协议，常见的总线协议包括ISA、PCI、USB等，适用于多设备之间的通讯和数据交换。
并行接口协议是一种通过并行接口进行数据传输的协议，常见的并行接口协议包括Centronics接口、IEEE-488接口等，适用于打印机、仪器设备等外部设备的通讯。
3. 网络通讯协议。
网络通讯协议是一种通过网络进行数据传输的通讯方式，常见的网络通讯协议包括TCP/IP、UDP、HTTP等。
TCP/IP是一种传输控制协议/因特网协议，它是互联网的核心协议，提供可靠的、面向连接的通讯服务，适用于大规模网络通讯。
UDP（User Datagram Protocol）是一种用户数据报协议，它是一种无连接的通讯协议，适用于实时性要求较高的通讯。
《plc通信协议及编程》
《plc通信协议及编程》PLC通信协议及编程近年来，随着工业自动化的快速发展，PLC（Programmable Logic Controller）在工业控制领域得到了广泛应用。
PLC通信协议及编程成为了工程师们需要掌握的重要技能之一。
本文将围绕这一主题展开讨论，介绍PLC通信协议的基本知识以及编程的相关技巧。
一、PLC通信协议的基本概念PLC通信协议是指PLC与其他设备或系统之间进行数据交换和通信的规则和约定。
常见的PLC通信协议包括Modbus、Profibus、CANopen等。
这些协议定义了数据传输的格式、通信机制以及错误处理等内容，确保了设备之间能够正确、高效地进行数据交换。
1.1 Modbus协议Modbus协议是一种串行通信协议，广泛用于工业自动化系统中。
它包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP三种变种。
Modbus RTU和Modbus ASCII是基于串口通信的协议，而Modbus TCP/IP则是基于以太网的协议。
Modbus协议简单易懂，传输效率高，适用于数据量较小的场景。
1.2 Profibus协议Profibus协议是一种现场总线通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
它提供了高速、可靠的数据传输，适用于大规模的工业控制系统。
Profibus协议支持多主从结构，通过总线来连接各个设备，实现数据的传输和控制。
1.3 CANopen协议CANopen协议是一种基于CAN总线的通信协议，用于工业自动化和机械控制等领域。
它具有高实时性、可靠性和灵活性，适用于复杂的控制系统。
CANopen协议定义了数据通信的格式和通信机制，支持多种数据类型和网络拓扑结构。
二、PLC通信协议的应用PLC通信协议在工业控制中起着至关重要的作用。
它能够实现PLC 与其他设备或系统的数据交换，实现工业过程的监控、控制和优化。
下面将介绍几个典型的应用场景。
2.1 数据采集与监控通过PLC通信协议，PLC可以与传感器、仪表等设备进行数据交换，实现对工业过程中各种参数的采集和监控。
fpga常用算法
fpga常用算法FPGA（可编程逻辑门阵列）是一种灵活的硬件加速器，可以通过配置实现特定的硬件功能。
常见的FPGA 应用包括数字信号处理（DSP）、图像处理、加密解密、通信协议处理等。
以下是一些在 FPGA 上常用的算法和应用：1. Fast Fourier Transform（FFT）：•用于数字信号处理和频谱分析，特别是在通信和雷达系统中。
2. Digital Signal Processing (DSP)：• FPGA 在实现各种数字信号处理算法方面非常强大，包括滤波、卷积、相关等。
3. 图像处理算法：• FPGA 在图像处理领域广泛应用，包括图像滤波、边缘检测、图像分割等。
4. 密码学算法：• FPGA 可以用于实现各种加密算法，如AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）、RSA（非对称加密算法）等。
5. 通信协议处理：• FPGA 可以用于实现各种通信协议的硬件加速，如以太网协议、PCI Express、USB 等。
6. 卷积神经网络（CNN）：• FPGA 在深度学习领域的应用逐渐增加，特别是用于卷积神经网络的硬件加速。
7. 流处理架构：• FPGA 可以通过流处理架构实现实时数据处理，适用于需要低延迟和高吞吐量的应用。
8. 数字滤波器设计：• FPGA 可以用于实现各种数字滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
9. 运动控制和电机驱动：•用于实时控制和驱动电机系统，例如电机控制、步进电机控制等。
10. 有限状态机（FSM）：• FPGA 可以用于实现复杂的状态机，适用于控制和通信系统中的状态管理。
11. 数字解调：•用于通信系统中的数字信号解调，如调频解调、调幅解调等。
12. 模糊逻辑控制：• FPGA 可以用于实现模糊逻辑控制系统，适用于一些需要模糊逻辑推理的应用场景。
这只是 FPGA 可能涉及的一小部分算法和应用领域，具体使用取决于应用需求和硬件资源。
在 FPGA 上实现算法通常需要深入的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）知识。
51单片机实现状态机资料
[例题9-1] 设计一个挨次开关装置，该开关装置在按键k第一次《按单下片时机，技术三基盏础灯教x程、与y和实践z同》时点 亮，当k 再次按下时，x灯马上熄灭；y灯15s后熄灭，在y灯熄灭后18s后，z灯熄灭。
if((P3|0x00)!=0xff)
//假设有按键按下
输入
.
.
驱动
次态逻辑
状态
输出
记忆 现态 逻辑
输出
.
时钟
.
与输入无关，输出只与状态有关的状态机，称为摩尔状态机，所以摩尔状态机的输 出与状态变化同步。摩尔状态机是使用广泛的状态机，如下图。
3. 状态编码
《单片机技术基础教程与实践》
具有n个状态变量的状态机具有2n个状态。究竟一个状态用什么样的二进制数表示，就是 状态编码问题。状态与它的编码之间不是唯一关系。最简洁的状态编码就是承受自然二进制整 数挨次来表示状态，这样的编码虽然简洁，但是最终的电路未必是最简洁的。假设要得到最简 洁的结果，最好把各种编码都试一试，但是太累人，一般状况下承受阅历编码方法。
转移条 件
k
说明 输入按键
td15
15秒定时到信号
td18
18秒定时到信号
பைடு நூலகம்
状态 说明
输出
z0
三灯都灭
t15
z1
三灯都亮
t18
z2
三灯都亮
x
z3
x灯灭，其他亮
y
z4
x、y灯灭，z灯亮 z
说明
15 秒 定 时 起 动 18 秒 定 时 起 动 x灯
y灯
z灯
单片机与4g模块通讯协议c语言例程
单片机与4g模块通讯协议c语言例程单片机与4G模块通信协议C语言例程在现代的物联网时代，无线通信技术的发展日新月异。
而4G技术作为第四代移动通信技术，具有高速、高效、高容量等优势，被广泛应用于各种智能设备中。
在汽车、工业自动化、智能家居等领域，单片机与4G模块的通信变得越来越重要。
本文将以单片机与4G模块通信协议C语言例程为主题，详细介绍如何使用C语言进行单片机与4G模块的通信编程。
一、准备工作在进行单片机与4G模块通信之前，我们需要了解所使用的4G模块的通信协议以及C语言编程的基础知识。
首先，我们需要选择一款常用的4G 模块，例如SIM7600E等常见型号，并查询其通信协议手册，了解模块的AT指令集以及工作方式。
其次，我们需要具备C语言的基础知识，包括函数、变量、条件语句、循环语句等。
二、建立串口通信在单片机与4G模块通信中，我们通常使用串口进行数据传输。
首先，我们需要在单片机上配置串口的通信参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位等。
这些参数需要与4G模块的通信参数保持一致，以确保数据的正确传输。
接着，我们需要使用C语言编写串口通信函数，例如可以使用像“uart_send_byte”和“uart_receive_byte”这样的函数来实现串口发送和接收一个字节的数据。
三、编写AT指令函数在单片机与4G模块通信中，我们需要使用AT指令来控制和配置4G模块的工作。
所以，我们需要编写用于发送AT指令的函数。
例如，我们可以使用“send_at_cmd”函数来发送一条AT指令，该函数接收一个字符串参数，将其发送到4G模块，并等待返回的响应结果。
我们还可以使用“check_response”函数来检查返回的响应结果是否是我们期望的。
四、实现数据收发单片机与4G模块通信的核心是数据的收发。
为了实现数据的发送，我们可以使用“send_data”函数，该函数接收一个字符串参数，将其发送到4G模块。
为了实现数据的接收，我们可以使用“receive_data”函数，该函数接收一个缓冲区参数和缓冲区大小，将接收到的数据存储到缓冲区中。
状态机的实现原理
状态机的实现原理什么是状态机状态机（State Machine）是一种数学模型，用于描述对象在不同状态之间的转移和行为。
它由一组状态（States）、一组事件（Events）和一组转移规则（Transitions）构成。
在计算机科学领域，状态机广泛应用于软件开发、自动化控制和通信协议等领域。
它可以帮助我们建立起清晰而有序的状态转移模型，从而更好地理解和设计复杂系统。
状态机的基本组成在状态机中，我们关注的是对象在不同状态之间的转移和行为。
以下是状态机的基本组成部分：1.状态（States）: 状态是对象所处的条件或形态，可以是具体的值，也可以是抽象的概念。
例如，一个电梯的状态可以是”停止”、“运行”、“故障”等。
2.事件（Events）: 事件是导致状态转移的触发条件或信号。
例如，电梯接收到”开门”、“关门”、“楼层到达”等事件时，会触发相应的状态转移。
3.转移规则（Transitions）: 转移规则定义了对象在不同状态之间的转移条件和行为。
它描述了如果某个事件发生时，对象应该从当前状态转移到哪个新状态。
状态机的分类根据状态机的特性和应用场景，我们可以将其分为以下几种常见的类型：1.有限状态机（Finite State Machine，FSM）: 有限状态机是最基本、最常见的一种状态机。
它具有有限个状态和确定性的转移规则。
有限状态机可以用于描述离散事件系统，例如协议解析、业务流程等。
2.带输出的状态机（Moore Machine）: 带输出的状态机是在每个状态上定义输出行为的状态机。
它可以在每个状态上产生输出，也可以不产生任何输出。
3.带输入输出的状态机（Mealy Machine）: 带输入输出的状态机不仅在每个状态上定义输出，还在每个状态上定义输入条件。
它可以根据输入条件产生输出和状态转移。
状态机的实现原理状态机的实现原理主要包括两个方面：状态转移和事件驱动。
状态转移状态转移是指对象在接收到某个事件时，从当前状态切换到新的状态。
单片机的通信协议
单片机的通信协议一、概述单片机的通信协议是指单片机之间进行数据传输时所遵循的规则和标准。
通信协议的设计和实现是保证单片机之间可靠通信的关键。
二、常见通信协议1.串口通信协议串口通信协议是单片机之间最常见的通信方式。
串口通信协议包括硬件部分和软件部分两个方面。
硬件部分主要指串口接口电路，而软件部分主要指数据传输格式和控制流程。
2.I2C总线协议I2C总线协议是一种基于同步串行传输方式的短距离数据传输标准。
I2C总线协议可以实现多个器件在同一个总线上进行数据交换，具有简单、灵活、可扩展等优点。
3.SPI总线协议SPI总线协议是一种基于同步串行传输方式的短距离数据传输标准。
SPI总线协议可以实现多个器件在同一个总线上进行数据交换，具有高速、简单等优点。
三、设计通信协议的原则1.可靠性原则设计通信协议时必须考虑到数据传输过程中可能出现的各种异常情况，如数据丢失、数据错误等，要通过各种手段保证通信的可靠性。
2.实用性原则设计通信协议时必须考虑到实际应用场景，尽可能地简化通信协议的设计和实现，提高通信效率和可靠性。
3.兼容性原则设计通信协议时必须考虑到不同厂家、不同型号之间的兼容性问题，尽可能地遵循标准化的通信协议。
四、单片机通信协议的实现1.串口通信协议的实现串口通信协议的实现需要涉及到硬件和软件两个方面。
硬件方面需要设计串口接口电路，而软件方面需要编写相应的程序来控制串口接口电路进行数据传输。
2.I2C总线协议的实现I2C总线协议的实现需要涉及到硬件和软件两个方面。
硬件方面需要设计I2C接口电路，而软件方面需要编写相应的程序来控制I2C接口电路进行数据传输。
3.SPI总线协议的实现SPI总线协议的实现需要涉及到硬件和软件两个方面。
硬件方面需要设计SPI接口电路，而软件方面需要编写相应的程序来控制SPI接口电路进行数据传输。
五、总结单片机的通信协议是单片机之间进行数据传输的关键。
设计和实现通信协议需要考虑到可靠性、实用性和兼容性等多个方面，同时需要涉及到硬件和软件两个方面。
[电子工程] 单片机C语言之串口通信协议(代码分享)
![[电子工程] 单片机C语言之串口通信协议(代码分享)](https://img.taocdn.com/s3/m/fb50bd45d4d8d15abf234e12.png)
现实生活中，我们总是要与人打交道，互通有无。
单片机也一样，需要跟各种设备交互。
例如汽车的显示仪表需要知道汽车的转速及电动机的运行参数，那么显示仪表就需要从汽车的底层控制器取得数据。
而这个数据的获得过程就是一个通信过程。
类似的例子还有控制器通常是单片机或者PLC与变频器的通信。
通信的双方需要遵守一套既定的规则也称为协议，这就好比我们人之间的对话，需要在双方都遵守一套语言语法规则才有可能达成对话。
通信协议又分为硬件层协议和软件层协议。
硬件层协议主要规范了物理上的连线，传输电平信号及传输的秩序等硬件性质的内容。
常用的硬件协议有串口，IIC，SPI，RS485，CAN和USB。
软件层协议则更侧重上层应用的规范，比如modbus协议。
好了，那这里我们就着重介绍51单片机的串口通信协议，以下简称串口。
串口的6个特征如下。
（1）、物理上的连线至少3根，分别是Tx数据发送线，Rx数据接收线，GND共用地线。
（2）、0与1的约定。
RS232电平，约定﹣5V至﹣25V之间的电压信号为1，﹢5V至﹢25V之间的电压信号为0 。
TTL电平，约定5V的电压信号为1，0V电压信号为0 。
CMOS电平，约定3.3V的电压信号为1，0V电压信号为0 。
其中，CMOS电平一般用于ARM芯片中。
（3）、发送秩序。
低位先发。
（4）、波特率。
收发双方共同约定的一个数据位（0或1）在数据传输线上维持的时间。
也可理解为每秒可以传输的位数。
常用的波特率有300bit/s, 600bit/s, 2400bit/s, 4800bit/s, 9600bit/s。
（5）、通信的起始信号。
发送方在没有发送数据时，应该将Tx置1 。
当需发送时，先将Tx置0，并且保持1位的时间。
接受方不断地侦测Rx，如果发现Rx常时间变高后，突然被拉低（置为0），则视为发送方将要发送数据，迅速启动自己的定时器，从而保证了收发双方定时器同步定时。
（6）、停止信号。
发送方发送完最后一个有效位时，必须再将Tx保持1位的时间，即为停止位。
单片机 状态机写法
单片机状态机写法单片机（Microcontroller）中的状态机（State Machine）是一种常见的编程方法，用于管理复杂系统的状态和行为。
通过定义一组状态以及在这些状态之间转换的规则，状态机可以清晰地表示系统的动态行为。
以下是一个简单的状态机在单片机中的写法示例，假设我们正在为一个LED灯编写控制程序，LED灯有三种状态：关闭（OFF）、闪烁（BLINK）和常亮（ON）。
c#include <stdio.h>#include <stdint.h>// 定义LED灯的状态typedef enum {STATE_OFF,STATE_BLINK,STATE_ON} LedState;// 定义LED灯结构体typedef struct {LedState state; // 当前状态uint8_t blink_count; // 闪烁计数器} LedController;// 初始化LED灯void led_init(LedController *led) {led->state = STATE_OFF;led->blink_count = 0;}// 更新LED灯状态void led_update(LedController *led) { switch (led->state) {case STATE_OFF:// 在此处添加关闭LED的代码 break;case STATE_BLINK:// 根据闪烁计数器切换LED状态if (led->blink_count % 2 == 0) { // 在此处添加打开LED的代码} else {// 在此处添加关闭LED的代码}led->blink_count++;if (led->blink_count >= 10) {led->blink_count = 0;}break;case STATE_ON:// 在此处添加打开LED的代码break;default:// 未知状态处理break;}}// 设置LED灯状态void led_set_state(LedController *led, LedState state) { led->state = state;}int main() {LedController led;led_init(&led);// 设置LED为闪烁状态led_set_state(&led, STATE_BLINK);// 模拟LED灯更新for (int i = 0; i < 20; i++) {led_update(&led);printf("Update LED\n");}return 0;注意：上述代码是一个简化的示例，用于说明状态机在单片机中的基本实现。
状态机
初学单片机的人就应该立即学习文中列出的那种八股文开发模式：1、画（状态）流程图2、翻译状态流程图为状态机3、优化、调试形成习惯以后，能大大加快学习嵌入式系统的速度。
不会被诸如按键扫描程序和数码管扫描程序无法很好协调工作的问题困惑，甚至在缺乏引导的情况下，养成非常不好的习惯，对由于这些习惯本身容易导致的栈溢出问题，存储器使用不当（指针类问题），产生恐惧心理。
状态机是一种计算机软件开发的万能语言模式，他让我们能随心所欲的表达自己的思想。
在这种基础下，自己的想法能够得到充分的表达，从而自己的思想也能得到实践的充分验证。
于是思维和实践能够得到充分的交互，尽早的形成良性循环。
这个时候，书本上那些理论，只要能够理解，你就有足够的语言能力去检验于是也就能很快的体会其中的好坏。
不用怀疑，单片机的万能语言就是状态机。
还希望大家不要条件反射式的看到状态机就以为我要讲什么VHDL的东西——状态机是一种思维模式，是计算机理论的立足之本（不相信请参考清华大学出版社的《自动机理论与应用》）——因此状态机的实现与语言本身关系并不是绝对的。
本文要讨论的状态机，从实现方式上更类似于Java中常用的那种思维模式，而与VHDL相去甚远。
路要一步一步走，饭要一口一口吃，为了不把后来人吓跑，状态机理论中更多复杂的部分，我会在以后专门写文章讨论，这里我先找一个切入点，从我常用的2种状态机编写方式为大家慢慢展开。
首先，关于几个问题，比如：什么地方用状态机？状态机究竟有几种写法？状态机效率到底高不高？是不是把简单问题弄复杂了？这类问题统统不在本文讨论之列，简而言之——谁用谁知道。
其实，还不能简单的就这么下了结论，套八股文而不求甚解的也大有人在————因此我要说：关于状态机的各种问题“谁思考谁实践谁坚持谁知道”。
状态机入门第一式：switch case一线到底要点：用switch结构配合一个状态变量，通过修改状态变量的值来切换状态。
范例：//! 定义状态名称与状态值之间的关系，增加可读性#define FSM_START 0x00#define FSM_STATE_A 0x01#define FSM_STATE_B 0x02…#define FSM_RESET 0xFFbool fsm_example_A( <</span>形参列表> ) {static uint8_t s_chFSMState = FSM_START; //!< 定义状态变量…switch ( s_chFSMState ) {case FSM_START://! 这里添加状态机初始化代码…s_chFSMState = FSM_STATE_A; //!< 进入下一状态break;case FSM_STATE_A://! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码if (<</span>某某条件>) {//! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作s_chFSMState = FSM_STATE_B; //!< 进入下一状态}break;case FSM_STATE_B://! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码if (<</span>某某条件>) {//! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作s_chFSMState = FSM_STA TE_A; //!< 进入下一状态} else if (<</span>某某条件>) {} else if (<</span>某某条件>) {…} else {}break;…case FSM_STOP:case FSM_RESET:default://! 这里添加状态机复位相关的代码…chFSMState = FSM_START; //!< 状态机复位//! 返回false表示状态机已经不需要继续运行了return false;}//! 返回true表示状态机正在运行return true;}总结：从范例可知，这种状态机就是一根筋……并不是说他走不出什么分支来，而是说通常他没有办法让多个状态同时处于激活状态。
单片机通讯协议(非常经典)
这里所说的数据协议是建立在物理层之上的通信数据包格式。所谓通信的物理层就是指我 们通常所用到的RS232、RS485、红外、光纤、无线等等通信方式。在这个层面上，底层软 件提供两个基本的操作函数：发送一个字节数据、接收一个字节数据。所有的数据协议全 部建立在这两个操作方法之上。 通信中的数据往往以数据包的形式进行传送的，我们把这样的一个数据包称作为一帧数据 。类似于网络通信中的TCPIP协议一般，比较可靠的通信协议往往包含有以下几个组成部 分：帧头、地址信息、数据类型、数据长度、数据块、校验码、帧尾。
以下给出具体的实例。在这个系统中，串口的命令非常简单。所有的协议全部在串口中断 中进行。数据包的格式如下：
0x55, 0xAA, 0x7E, 0x12, 0xF0, 0x02, 0x23, 0x45, SUM, XOR, 0x0D
其中0x55,
0xAA,
0x7E为数据帧的帧头，0x0D为帧尾，0x12为设备的目的地址，0xF0为源地址，0x02为数据
} else if(state_machine == 10) {
if(0x0D == rcvdat) // 判断是否接收到帧尾结束符 {
retval = 0xaa; // 置标志，表示一个数据包接收到 } state_machine = 0; // 复位状态机 }
此过程中，使用了一个变量state_machine作为协议状态机的转换状态，用于确定当前字节 处于一帧数据中的那个部位，同时在接收过程中自动对接收数据进行校验和处理，在数据 包接收完的同时也进行了校验的比较。因此当帧尾结束符接收到的时候，则表示一帧数据 已经接收完毕，并且通过了校验，关键数据也保存到了缓冲去中。主程序即可通过retval的 标志位来进行协议的解析处理。
状态机在单片机程序设计中的应用
状态机思路在单片机程序设计中的应用状态机的概念状态机是软件编程中的一个重要概念。
比这个概念更重要的是对它的灵活应用。
在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。
比如说一个按键命令解析程序，就可以被看做状态机：本来在A状态下，触发一个按键后切换到了B状态；再触发另一个键后切换到C状态，或者返回到A状态。
这就是最简单的按键状态机例子。
实际的按键解析程序会比这更复杂些，但这不影响我们对状态机的认识。
进一步看，击键动作本身也可以看做一个状态机。
一个细小的击键动作包含了：释放、抖动、闭合、抖动和重新释放等状态。
同样，一个串行通信的时序（不管它是遵循何种协议，标准串口也好、I2C也好；也不管它是有线的、还是红外的、无线的）也都可以看做由一系列有限的状态构成。
显示扫描程序也是状态机；通信命令解析程序也是状态机；甚至连继电器的吸合/释放控制、发光管（LED）的亮/灭控制又何尝不是个状态机。
当我们打开思路，把状态机作为一种思想导入到程序中去时，就会找到解决问题的一条有效的捷径。
有时候用状态机的思维去思考程序该干什么，比用控制流程的思维去思考，可能会更有效。
这样一来状态机便有了更实际的功用。
程序其实就是状态机。
也许你还不理解上面这句话。
请想想看，计算机的大厦不就是建立在“0”和“1”两个基本状态的地基之上么？状态机的要素状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。
这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。
“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。
详解如下：①现态：是指当前所处的状态。
②条件：又称为“事件”。
当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
③动作：条件满足后执行的动作。
动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。
动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
④次态：条件满足后要迁往的新状态。
“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
mcu 状态机消息机制
mcu 状态机消息机制MCU（Microcontroller Unit）状态机消息机制是一种软件设计模式，经常在嵌入式系统中使用。
它基于状态机的概念，并利用消息传递的方式来实现系统的功能。
状态机指的是由状态和状态转换组成的模型，而消息传递则是通过发送和接收消息来实现状态转换和功能调度。
在 MCU 状态机消息机制中，系统的功能被分解为多个状态，每个状态都拥有一组独立的行为。
状态之间的转换通过接收消息触发，一旦某个状态接收到特定的消息，就会根据预定义的规则执行相应的操作，并将系统切换到下一个状态。
这样，系统可以基于不同的输入消息采取不同的行为，从而实现复杂的功能。
消息是状态机的核心要素，它是信息传递的基本单位。
消息可以是系统内部生成的，也可以是外部事件触发的。
系统内部生成的消息通常是由定时器、硬件中断等组件生成的，而外部消息则是由外部设备或用户输入产生的。
消息可以携带数据信息，用于传递参数或状态。
状态机消息机制的好处是提高了系统的可维护性和可扩展性。
由于系统的不同功能被分解成多个状态，每个状态都独立于其他状态，因此可以更加方便地进行调试和修改。
同时，当需要新增功能时，只需添加新的状态和消息处理逻辑，而不会对系统的其他部分造成影响。
除了提高可维护性和可扩展性，状态机消息机制还可以提升系统的实时性。
由于状态转换是基于消息的触发，因此系统能够以更高的响应速度对事件进行处理。
这对于对实时性要求较高的嵌入式系统来说尤为重要。
在设计 MCU 状态机消息机制时，需要考虑以下几点。
首先，需要明确系统的功能和状态转换规则，确保状态之间的转换是符合实际需求的。
其次，需要合理定义消息的类型和传递方式，确保消息能够准确地传递和解析。
最后，需要考虑状态机的优先级和冲突处理机制，以避免状态转换的冲突和混乱。
总而言之，MCU 状态机消息机制是一种高效、灵活的软件设计模式，适用于嵌入式系统中的功能实现。
它通过状态机和消息传递的方式，将系统的功能分解成多个独立的状态，并利用消息触发状态转换和功能调度。
状态机——单片机的万能语言（附代码）
状态机——单片机的万能语言（附代码）毫无疑问，单片机的万能语言就是状态机，在嵌入式单片机编程中，也是我们常用的方法。
在此之前，我曾分享过两种状态机的实现方法，有些朋友说有点难度，我想再补充一些基础实现方法以及思路，一步一步走，链接放在这里了！本文将从最基础入门的方法帮助大家了解状态机，从我常用的2种状态机编写方式为大家慢慢展开。
switch/case的方法来实现要点用switch/case的结构配合一个状态变量，通过修改状态变量的值来切换状态。
代码如下1//代码参考网络23//! 定义状态名称与状态值之间的关系4#define FSM_START 0x005#define FSM_STATE_A 0x016#define FSM_STATE_B 0x027…8#define FSM_RESET 0xFF910bool fsm_example_A( <形参列表> ) {11 static uint8_t s_chFSMState = FSM_START;//!< 定义状态变量12 …13 switch ( s_chFSMState ) {14 case FSM_START:15 //! 这里添加状态机初始化代码16 …17 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态18 break;19 case FSM_STATE_A:20 //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码21 if (<某某条件>) {22 //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作23 s_chFSMState = FSM_STATE_B;//!< 进入下一状态24 }25 break;26 case FSM_STATE_B:27 //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码28 if (<某某条件>) {29 //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作30 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态31 } else if (<某某条件>) {32 } else if (<某某条件>) {33 …34 } else {35 }36 break;37 …38 case FSM_STOP:39 case FSM_RESET:40 default:41 //! 这里添加状态机复位相关的代码42 …43 chFSMState = FSM_START;//!< 状态机复位44 //! 返回false表示状态机已经不需要继续运行了45 return false;46 }4748 //! 返回true表示状态机正在运行49 return true;50}小结从代码可知，这种状态机就是一路走到黑，没有让多个状态同时处于激活状态，也就是说在同一时刻，只能处于一种状态之下。
单片机通信协议规范及选用原则详解
单片机通信协议规范及选用原则详解在现代电子设备中，单片机的应用越来越广泛。
而单片机之间的通信协议则成为了设备间进行数据交换的关键。
本文将详细探讨单片机通信协议规范以及选用的原则，帮助读者更好地理解和选择适合自己项目的通信协议。
首先，我们需要明确什么是单片机通信协议。
单片机通信协议是一种规定了数据传输格式和通信流程的标准，不同的协议具有不同的操作特征，通过这些协议，单片机可以在数据交互的过程中实现信息的传输、交换和控制。
通信协议的选择对于整个系统的性能和稳定性非常重要。
接下来，我们将介绍一些常见的单片机通信协议，以及它们的特点和适用场景。
1. UART（通用异步收发传输）协议：UART是一种异步串行通信协议，它使用简单、成本低廉，并且能够在较长距离上进行可靠的通信。
UART协议的特点是发送和接收数据之间没有固定的时间间隔，而是通过起始位、数据位、校验位和停止位来传输数据。
这种协议适用于简单的点对点通信和中等速度的通信需求。
2. SPI（串行外设接口）协议：SPI协议是一种同步串行通信协议，它可以实现高速的数据传输，常用于外设和单片机之间的通信。
SPI协议使用四根线传输数据：时钟线、数据线、主从选择线和片选线。
SPI协议具有快速的数据传输速度和灵活的数据帧格式，适用于对速度要求较高的场景，如存储卡、传感器和显示器等。
3. I2C（串行双向通信总线）协议：I2C协议是一种串行双向通信协议，它可以实现多个设备之间的通信，并且占用的引脚比较少。
I2C协议使用两根线传输数据：时钟线和数据线。
I2C协议具有简单的硬件电路、可靠的错误检测和纠正机制，适用于多个设备之间的通信和控制，如传感器阵列和扩展模块等。
4. CAN（控制器局域网）协议：CAN协议是一种用于实时控制和数据传输的通信协议，特别适用于汽车、工业控制和航空等领域。
CAN协议使用差分信号进行数据传输，具有高可靠性、抗干扰性强和较长的通信距离等特点。
CAN协议还支持多主机通信、广播和多帧数据传输等功能。
单片机中的SPI通信协议详解
单片机中的SPI通信协议详解SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，采用主从式结构，用于在嵌入式系统中实现设备之间的通信。
在单片机中，SPI通信协议被广泛应用于与外设的数据交换和设备控制。
1. SPI通信协议概述SPI通信协议由四根信号线组成，包括主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）、时钟信号（SCLK）和片选信号（SS）。
其中，MOSI用于主设备向从设备传输数据，MISO用于从设备向主设备传输数据，SCLK用于同步主从设备的时钟，SS用于选择从设备。
2. SPI通信协议的传输方式SPI通信协议有两种传输模式，分别是全双工模式和半双工模式。
（1）全双工模式：主设备和从设备可以同时进行数据的发送和接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，同时从设备通过MISO将数据发送至主设备的MOSI。
这种模式下，同步时钟信号由主设备提供。
（2）半双工模式：主设备和从设备在同一时间段内只能进行数据的发送或接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，然后通过MISO将数据发送至主设备的MISO。
然后从设备向主设备发送数据的过程相同。
3. SPI通信协议的时序图SPI通信协议的时序图如下所示：```CPOL = 0 CPOL = 1------------------- -------------------| | | || Idle State | | Idle State || | | |------------------- -------------------| | | || | | |_______| |__________________| |_________Master | Slave | MasterData Send/Rec | Data Rec/Send | Data Send/Rec```其中，CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase）是SPI通信协议中的两个重要参数。
状态机在pic单片机中的运用
状态机在pic单片机中的运用一、状态机的概念和原理状态机（State Machine）是一种用于描述系统行为的数学模型，其基本思想是将系统的行为抽象成一系列状态，并定义状态之间的转移条件。
在状态机中，系统的行为由当前状态和输入所决定，并根据事先定义好的状态转移规则进行状态转移。
1. 状态（State）：系统处于的特定状态，可以是有限个离散状态或连续状态。
2. 转移（Transition）：状态之间的转移，由特定条件触发。
3. 动作（Action）：状态转移过程中执行的操作。
状态机可以分为两种：有限状态机（Finite State Machine，FSM）和层次状态机（Hierarchical State Machine，HSM）。
有限状态机是最基本的状态机形式，状态之间的转移是简单的一对一关系；层次状态机则通过定义层次结构，将状态和状态转移进行分层，实现更复杂的系统行为描述。
二、状态机在PIC单片机中的应用PIC单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等特点。
状态机在PIC单片机中的应用广泛，主要体现在以下几个方面：1. 任务调度：状态机可以用于任务的调度和管理。
通过定义不同的状态来表示不同的任务，根据特定条件触发状态转移，实现任务的切换和调度。
这种方式可以提高系统的实时性和响应性。
2. 输入处理：状态机可以用于处理输入信号。
通过定义不同的状态来表示输入信号的不同状态，根据输入信号触发状态转移，实现对输入信号的处理和响应。
例如，在数字输入设备中，可以通过状态机来处理按键的不同操作。
3. 输出控制：状态机可以用于控制输出信号。
通过定义不同的状态来表示输出信号的不同状态，根据特定条件触发状态转移，实现对输出信号的控制。
例如，在电机控制系统中，可以通过状态机来控制电机的启动、停止和转速等。
4. 错误处理：状态机可以用于处理系统错误。
通过定义不同的状态来表示系统的不同错误状态，根据特定条件触发状态转移，实现对错误的处理和恢复。
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上位机中数据接收的过程与下位机可以做到完全一致， 不过针对不同的 串口操作方法有所不同。对于阻赛式的串口读函数，例如直接进行 API 操作或 者调用 windows 的串口通信控件，最好能够开启一个线程专门用于监视串口的 数据接收，每接收到一个数据可以向系统发送一个消息。笔者常用的 CSerialPor t 类中就是这样的处理过程。CSerialPort 打开串口后开启线程监视串口的数据接 收，将接收的数据保存到缓冲区，并向父进程发送接收数据的消息，数据将随消 息一起发送到父进程。 父进程中开启此消息的处理函数，从中获取串口数据后就 可以把以上的代码拷贝过来使用。 CSerialPort 向父类发送的消息号如下： #define WM_COMM_RXCHAR WM_USER+7 // A character was rec eived and placed in the input buffer. 因此需要手动添加此消息的响应函数： afx_msg LONG OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port); ON_MESSAGE(WM_COMM_RXCHAR, OnCommunication) 响应函数的具体代码如下： LONG CWellInfoView::OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port) { int retval = 0; rcvdat = (BYTE)ch; if(state_machine == 0) // 协议解析状态机 { if(rcvdat == 0x55) // 接收到帧头第一个数据 state_machine = 1; else state_machine = 0; // 状态机复位 } else if(state_machine == 1) { if(rcvdat == 0xAA) // 接收到帧头第二个数据 state_machine = 2; else state_machine = 0; // 状态机复位 ...... 5． 总结 以上给出的是通信系统运作的基本雏形，虽然简单，但是可行。实际的 通信系统中协议比这个要复杂，而且涉及到数据包响应、命令错误、延时等等一 系列的问题， 在这样的一个基础上可以克服这些困难并且实现出较为稳定可靠的 系统。
资源，而且对比直接发送来说也没有太多的优点。以下是 51 系列单片机中发送 单个字节的函数。 void SendByte(unsigned char ch) { SBUF = ch; while(TI == 0); TI = 0; } 上位机中关于串口通信的方式也有多种， 这种方式不是指数据有没有缓 冲的问题，而是操作串口的方式不同，因为 PC 上数据发送基本上都会被缓冲后 再发送。对于编程来说操作串口有三种方式，一、使用 windows 系统中自带的 串口通信控件， 这种方式使用起来比较简单，需要注意的是接收时的阻塞处理和 线程机制。二、使用系统的 API 直接进行串口数据的读取，在 windows 和 linux 系统中，设备被虚拟为文件，只需要利用系统提供的 API 函数即可进行串口数 据的发送和读取。三、使用串口类进行串口操作。在此只介绍 windows 环境下 利用串口类编程的方式。 CSerialPort 是比较好用的串口类。它提供如下的串口操作方法： void WriteToPort(char* string, int len); 串口初始化成功后， 调用此函数即可向串口发送数据。为了避免串口缓 冲所带来的延时，可以开启串口的冲刷机制。 3． 下位机中的数据接收和协议解析 下位机接收数据也有两种方式，一、等待接收，处理器一直查询串口状 态，来判断是否接收到数据。二、中断接收。两种方法的优缺点在此前的一篇关 于串口通信的文章中详细讨论过。得出的结论是采用中断接收的方法比较好。 数据包的解析过程可以设置到不同的位置。如果协议比较简单，整个系 统只是处理一些简单的命令， 那么可以直接把数据包的解析过程放入到中断处理 函数中，当收到正确的数据包的时候，置位相应的标志，在主程序中再对命令进 行处理。如果协议稍微复杂，比较好的方式是将接收的数据存放于缓冲区中，主 程序读取数据后进行解析。也有两种方式交叉使用的，比如一对多的系统中，首 先在接收中断中解析“连接”命令，连接命令接收到后主程序进入设置状态，采用 查询的方式来解析其余的协议。 以下给出具体的实例。在这个系统中，串口的命令非常简单。所有的协 议全部在串口中断中进行。数据包的格式如下： 0x55, 0xAA, 0x7E, 0x12, 0xF0, 0x02, 0x23, 0x45, SUM, XOR, 0x0 D 其中 0x55, 0xAA, 0x7E 为数据帧的帧头，0x0D 为帧尾，0x12 为设备 的目的地址，0xF0 为源地址，0x02 为数据长度，后面接着两个数据 0x23, 0x45， 从目的地址开始结算累加、异或校验和，到数据的最后一位结束。 协议解析的目的，首先判断数据包的完整性，正确性，然后提取数据类 型，数据等数据，存放起来用于主程序处理。代码如下： if(state_machine == 0) // 协议解析状态机 { if(rcvdat == 0x55) // 接收到帧头第一个数据 state_machine = 1;
{ m_ucData[lencnt++] = rcvdat; // 数据保存 sumchkm += rcvdat; xorchkm ^= rcvdat; if(lencnt == rcvcount) // 判断数据是否接收完毕 state_machine = 8; else state_machine = 7; } else if(state_machine == 8) { if(sumchkm == rcvdat) // 判断累加和是否相等 state_machine = 9; else state_machine = 0; } else if(state_machine == 9) { if(xorchkm == rcvdat) // 判断异或校验和是否相等 state_machine = 10; else state_machine = 0; } else if(state_machine == 10) { if(0x0D == rcvdat) // 判断是否接收到帧尾结束符 { retval = 0xaa; // 置标志，表示一个数据包接收到 } state_machine = 0; // 复位状态机 } 此过程中，使用了一个变量 state_machine 作为协议状态机的转换状态， 用于确定当前字节处于一帧数据中的那个部位， 同时在接收过程中自动对接收数 据进行校验和处理， 在数据包接收完的同时也进行了校验的比较。因此当帧尾结 束符接收到的时候，则表示一帧数据已经接收完毕，并且通过了校验，关键数据 也保存到了缓冲去中。主程序即可通过 retval 的标志位来进行协议的解析处理。 接收过程中， 只要哪一步收到的数据不是预期值， 则直接将状态机复位， 用于下一帧数据的判断，因此系统出现状态死锁的情况非常少，系统比较稳定， 如果出现丢失数据包的情况也可由上位机进行命令的补发， 不过这种情况笔者还 没有碰到。 对于主程序中进行协议处理的过程与此类似， 主程序循环中不断的读取 串口缓冲区的数据， 此数据即参与到主循环中的协议处理过程中，代码与上面所 述完全一样。 4． 上位机中的数据接收和命令处理
单片机通信协议处理
现在大部分的仪器设备都要求能过通过上位机软件来操作，这样方便调试， 利于操作。其中就涉及到通信的过程。在实际制作的几个设备中，笔者总结出了 通信程序的通用写法，包括上位机端和下位机端等 1． 自定义数据通信协议 这里所说的数据协议是建立在物理层之上的通信数据包格式。 所谓通信 的物理层就是指我们通常所用到的 RS232、RS485、红外、光纤、无线等等通信 方式。在这个层面上，底层软件提供两个基本的操作函数：发送一个字节数据、 接收一个字节数据。所有的数据协议全部建立在这两个操作方法之上。 通信中的数据往往以数据包的形式进行传送的， 我们把这样的一个数据包称 作为一帧数据。类似于网络通信中的 TCPIP 协议一般，比较可靠的通信协议往 往包含有以下几个组成部分：帧头、地址信息、数据类型、数据长度、数据块、 校验码、帧尾。 帧头和帧尾用于数据包完整性的判别， 通常选择一定长度的固定字节组 成， 要求是在整个数据链中判别数据包的误码率越低越好。减小固定字节数据的 匹配机会， 也就是说使帧头和帧尾的特征字节在整个数据链中能够匹配的机会最 小。通常有两种做法，一、减小特征字节的匹配几率。二、增加特征字节的长度。 通常选取第一种方法的情况是整个数据链路中的数据不具有随即性，数据可预 测， 可以通过人为选择帧头和帧尾的特征字来避开，从而减小特征字节的匹配几 率。使用第二种方法的情况更加通用，适合于数据随即的场合。通过增加特征字 节的长度减小匹配几率， 虽然不能够完全的避免匹配的情况，但可以使匹配几率 大大减小， 如果碰到匹配的情况也可以由校验码来进行检测，因此这种情况在绝 大多说情况下比较可靠。 地址信息主要用于多机通信中， 通过地址信息的不同来识别不同的通信 终端。在一对多的通信系统中，可以只包含目的地址信息。同时包含源地址和目 的地址则适用于多对多的通信系统。 数据类型、 数据长度和数据块是主要的数据部分。数据类型可以标识后 面紧接着的是命令还是数据。数据长度用于指示有效数据的个数。 校验码则用来检验数据的完整性和正确性。通常对数据类型、数据长度 和数据块三个部分进行相关的运算得到。最简单的做法可是对数据段作累加和， 复杂的也可以对数据进行 CRC 运算等等，可以根据运算速度、容错度等要求来 选取。 2． 上位机和下位机中的数据发送 物理通信层中提供了两个基本的操作函数， 发送一个字节数据则为数据 发送的基础。 数据包的发送即把数据包中的左右字节按照顺序一个一个的发送数 据而已。当然发送的方法也有不同。 在单片机系统中， 比较常用的方法是直接调用串口发送单个字节数据的 函数。 这种方法的缺点是需要处理器在发送过程中全程参与，优点是所要发送的 数据能够立即的出现在通信线路上，能够立即被接收端接收到。另外一种方法是 采用中断发送的方式， 所有需要发送的数据被送入一个缓冲区，利用发送中断将 缓冲区中的数据发送出去。 这种方法的优点是占用处理器资源小，但是可能出现 需要发送的数据不能立即被发送的情况，不过这种时延相当的小。对于 51 系列 单片机，比较倾向于采用直接发送的方式，采用中断发送的方式比较占用 RAM