在 C 中解析和读取数据帧？

Question

我正在编写一个从 Linux 上的串口读取数据的程序。 数据由其他设备发送，帧格式如下：

|start | Command | Data               | CRC  | End |
|0x02  | 0x41    | (0-127 octets)     |      | 0x03|
----------------------------------------------------

Data 字段包含 127 个八位字节，如图所示，八位字节 1,2 包含一种类型的数据；八位字节 3,4 包含另一个数据。我需要获取这些数据

我知道如何在 Linux 中向串行端口写入和读取数据，但它只是写入和读取一个简单的字符串（如“ABD”）

我的问题是我不知道如何解析上述格式的数据框，以便我可以：

• 在数据字段中获取八位字节 1,2 中的数据
• 在数据字段中获取 octet 3,4 中的数据
• 获取CRC字段中的值以检查数据的一致性

这里是在 Linux 中从串行端口读取和写入简单字符串的示例片段代码：

int writeport(int fd, char *chars) {
    int len = strlen(chars);
    chars[len] = 0x0d; // stick a <CR> after the command
    chars[len+1] = 0x00; // terminate the string properly
    int n = write(fd, chars, strlen(chars));
    if (n < 0) {
        fputs("write failed!\n", stderr);
        return 0;
    }
    return 1;                                                                                                           
}

int readport(int fd, char *result) {
    int iIn = read(fd, result, 254);
    result[iIn-1] = 0x00;
    if (iIn < 0) {
        if (errno == EAGAIN) {
            printf("SERIAL EAGAIN ERROR\n");
            return 0;
        } else {
            printf("SERIAL read error %d %s\n", errno, strerror(errno));
            return 0;
        }
    }                    
    return 1;
}

请问有人有什么想法吗？

Answer 1

result 是一个由chars 组成的数组，其宽度为 1 个八位字节。

读取八位字节n使用：

char octet_n = result[n];

所以要做你想做的事：

// skip the start and command fields
char *data_field = result + 2; 

int octet_1_2 = data_field[1] | (data_field[2] << 8);
int octet_3_4 = data_field[3] | (data_field[4] << 8);

// crc is at byte 128 + 2 = 130
int crc = result[130];

编辑：对这一行的解释：

int octet_1_2 = data_field[1] | (data_field[2] << 8);

您想将两个连续的八位字节读入一个 16 位字：

            1
       bits 5        8 7       0
            --------------------
octet_1_2 = | octet 2 | octet 1|
            --------------------

所以你想取八位字节 1 的 7:0 位并将它们放入 octet_1_2 的 7:0 位中：

octet_1_2 = data_field[1];

然后你想取字节 2 的 7:0 位并将它们放入 octet_1_2 的位 15:8 中。为此，您可以将八位字节 2 向左移动 8 位，然后 OR' 将结果转换为 octet_1_2：

octet_1_2 |= data_field[2] << 8;

这两行可以像我上面那样合并成一条。

Answer 2

在 C 中读取格式化数据的最佳方法是读取结构。 鉴于您拥有的帧格式，我将执行以下操作。

typedef struct special_data
{
    char first_data[2];
    char second data[2];
} special_data_t;

union data_u
{
    special_data_t my_special_data;
    char           whole_data[128];
};

typedef struct data_frame
{
    unsigned char start;
    unsigned char cmd;
    union data_u  data;
    unsigned char crc;
    unsigned char end;
} data_frame_t;

void func_read(int fd)
{
    data_frame_t my_data;

    if (read(fd, &my_data, sizeof(my_data)) != -1)
    {
        // Do something
    }
    return;
}

这样您就可以通过结构字段访问您需要的数据。第一个结构和联合只是访问帧数据字段中所需字节的助手。