串口通信模块

目录

• • 1. 简介
  • 2. 使用
    • 2.1 初始化
    • 2.2 数据 I/O
    • 2.3 链路层协议

作者

赵曦

日期

2023/06/22

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1. 简介

串口通信是一种通过串行数据传输进行通信的方式。它使用串行接口将数据以逐位的方式进行传输，常用于连接计算机与外部设备、嵌入式系统之间的数据传输。

串口通信一般涉及两个主要概念： 串口 和 波特率 。

• 串口：指的是通信中的物理接口，常见的有 RS-232、RS-485、UART 等标准。每个串口都有相应的引脚用于发送和接收数据以及控制信号。
• 波特率：也称作数据传输速率，指的是每秒钟传输的位数。波特率决定了传输速度的快慢，通常使用常见的波特率如 9600、115200 等。

2. 使用

2.1 初始化

rm::SerialPort 的构造函数原型如下

SerialPort(std::string_view device, SerialPortMode mode = {});

参数	含义
device	设备名，在 Windows 上一般是 COMx，Linux 上一般为 ttyUSBx 或 ttyACMx
mode	串口通信模式，包含波特率 rm::BaudRate 和读取模式 rm::SerialReadMode

2.2 数据 I/O

rm::SerialPort 提供了极其方便的串口读取、写入的接口。

读取函数原型

template <typename AggregateT>
bool read(uint8_t head, uint8_t tail, AggregateT &data); // (1) 指定头尾帧的读取结构化数据

template <typename AggregateT>
bool read(AggregateT &data);                             // (2) 读取结构化数据

bool read(std::string &data);                            // (3) 读取字符串数据

template <typename AggregateOrStringT>
SerialPort &operator>>(AggregateOrStringT &data);        // (4) 串口读取操作符重载

写入函数原型

template <typename AggregateT>
bool write(const AggregateT &data);                      // (5) 写入结构化数据

bool write(std::string_view data);                       // (6) 写入字符串数据

template <typename AggregateOrStringT>
SerialPort &operator<<(const AggregateOrStringT &data);  // (7) 串口写入操作符重载

参数

data	读取、写入的数据
head	帧头
tail	帧尾

注解

(3) 和 (5) 带有 Python 接口

2.3 链路层协议

写数据（视觉端 → 电控端）

SerialPort 的通信协议一般就是指数据链路层的协议，采用封装成帧的方式，由于终端设备输出缓冲区可在写入数据前被清空，因此 rm::SerialPort 的 write 方法不设置任何帧头帧尾。

读数据（电控端 → 视觉端）

而输入缓冲区则会持续收到来自下位机的数据，因此 rm::SerialPort 的 read 方法提供了两个 uint8_t 类型帧头帧尾的传入参数，下位机发送的数据需要在有效数据包前后设置两个 uint8_t 的校验位，帧头和帧尾具体的数据可自行设置。

需要注意的是，在读取数据前需要留意

• 协议（结构体）内容
• 内存对齐规则，关于内存对齐可使用 #pragma pack 宏或使用 C++ 标准的 alignas 关键字
• 头尾帧是否一致