嵌入式体系之间的通讯一般有两种办法：并行通讯和串行通讯。并行办法传输数据速度快，但占用的通讯线多，传输数据的牢靠性随距离的添加而下降，只适用于近距离的数据传送。在远距离数据通讯中，一般选用串行通讯办法，它具有占用通讯线少、本钱低一级长处。现在RS 232串口是PC机与通讯工业中运用最广泛的一种串行接口，它运用于点对点通讯方法，实践运用中多选用最简略的三线办法衔接，即两头设备的串口只衔接纳、发、地三根线，即可完结简略的全双工通讯。通讯协议是两头设备数据交换的言语，是通讯牢靠性的确保，在确保功用的前提下，通讯协议应该力求简练。
在嵌入式环境下，因设备间通讯距离较远，多选用串行通讯办法，但许多串行通讯协议只适用于协议设计时的运用体系环境，不具有通用性，且有些协议存在通讯失利的危险。经过剖析设备间的通讯需求，规划了一种分层的串行帧通讯协议，该协议简略牢靠，能习惯多种体系环境。在嵌入式Linux体系环境下，该协议在实践运用体系中运转安稳。
1 体系通讯需求
本体系首要完结户外环境下时刻距离丈量和瞬态数据收集的功用，体系内各模块均选用三星公司的S3C2440芯片为处理器，操作体系运用嵌入式Linux。模块间通讯的首要任务为操控指令的下发与应对、作业状况和收集数据的上报等，对通讯的牢靠性要求较高，无数据加密需求。
依据体系软硬件状况设定串口作业参数如下：115 200波特率，8位数据位，1位中止位，奇校验、无流控。波特率的设置需求归纳考虑所选用芯片的串口功用、串口衔接线长度、传输数据的最大帧长和运用进程中的误码率等;无流控则是因为串口运用三线办法衔接。
2 通讯协议的分层结构
为确保不同设备之间通讯协议的通用性，下降完结的杂乱度，将通讯协议为分上下两层：上层为运用层，标准了设备间运用程序通讯运用的运用层数据格局;基层为链路层，供给物理线路数据的发送与接纳，运用层数据拆分与兼并、封装与解封装以及过错检测功用。协议运用层部分依据各设备功用的不同运用不同的数据格局，而链路层部分则彻底通用。运用层通讯进程如图1所示。
发方设备依照约好的运用层数据格局结构运用层数据，交由链路层进行数据的拆分、封装、校验，再将生成的数据以数据帧的方法发送至物理线路;收方设备则从物理线路上接纳数据，进行帧定位、解封装、过错检测、数据兼并等，最终将运用层数据上交给运用层处理。收发方设备的运用层可依据用户需求的改变，不断修正运用层数据格局，并运用链路层供给的功用接口完结通讯功用，故该通讯协议规划的关键在于链路层，以下侧重论述链路层的规划与完结。
3 链路层规划
链路层首要包括以下功用：数据拆分与兼并、数据封装与解封装、数据帧的发送和接纳以及过错检测与重发机制。
3.1 数据拆分与兼并
数据拆分便是把过长的运用层数据分红几部分，用多帧数据帧发送，接纳端收到后再进行数据兼并，上交给运用层处理。过长的运用层数据假如不进行拆分，或许导致数据帧超出规划的缓冲区巨细，也或许形成发送时刻太长导致超时过错。这个长度需求依据实践需求合理设置，当数据帧传输呈现过错时，这帧数据就需求从头传输，长度太大将形成较大开支;长度太小，封装时发生的开支字节所占份额又太高，影响传输功率。
3.2 数据封装与解封装
数据封装便是以必定格局把拆分后的运用层数据加上功用指示、数据长度等字段，以便对方收到后知道怎么处理。数据封装格局及功用指示字段意义如表1，表2所示。
3.3 帧发送与接纳
链路层以帧为单位进行数据收发，一种遍及的界定帧开始与完毕的办法是：在待发送数据的头部和尾部参加特别的开始码和完毕码，假如在数据中呈现了这个码型，就必须在数据发送前进行转义处理，把它转换成其他码型，否则将导致帧定位过错，数据通讯失利。许多协议完结者为求完结简略没有进行这种转义，存在通讯失利的危险，其实在点对点协议（PPP协议）中的描绘了一种转义处理办法，经简化后，完结起来也并不杂乱，描绘如下：
数据发送方在帧首处发送0x7E作为开始码，逐字节发送封装后的数据，遇到0x7E时，发送0x7D，0x5E字节序列，遇到0x7D时，发送0x7 D，0x5D字节序列，最终在帧尾处发送0x7E作为完毕码;
数据接纳方在串口数据流中查找第一个0x7E作为帧开始（接连的0x7E则以最终一个为帧开始），逐字节接纳数据，遇到0x7D时，越过不处理，而把该字节的后一个字节加上0x20，直到遇到0x7E以为帧完毕。
在链路帧发送前，应运用CRC16算法对封装数据进行校验，校验多项式为，校验值写入校验字段中;在链路帧接纳后，先对其进行校验，假如查验成功再进行数据解封装处理，假如校验失利则依照下述重发机制进行重发。
3.4 过错检测与重发机制
归纳考虑协议完结的简略性和数据收发的牢靠性，决议选用停等协议进行数据收发，进程如下：
发送方发送一帧数据帧后，设置一个最长等候时刻，等候接纳对方的承认帧或回绝帧，若收到承认帧则发送下一帧;若收到回绝帧或许在超时时刻内未收到承认帧或回绝帧，则重发当时帧，因等候超时而重发的帧要设置超时指示位。当接连收到回绝帧三次或接连超时重发三次，则以为对端不可达，撤销当时帧的发送，上报过错给运用层。
接纳方收到数据帧后，当超时指示位为0时，假如校验正确，则发送承认帧，并处理此帧，假如校验过错，则发送回绝帧，不处理该帧;当超时指示位为1时，阐明对方未正确收到承认帧或回绝帧，假如前次非重发帧的校验成果是正确的，则该帧实践上现已处理过，直接发送承认帧即可;假如前次非重发帧的校验成果是过错的，则依据校验成果正常处理该帧。
4 链路层完结
链路层选用C++言语完结，以便于代码在各模块程序中复用。运用层数据发送和接纳流程如图2，图3所示。
5 结语
链路层的作用是牢靠地把运用层数据发送到对端设备，但假如仅仅是这样，运用程序运用起来并不是很便利，假如运用面向对象编程的办法，把链路层代码封装在一个类中，向运用程序供给一些较为简略的功用接口，如发送数据，接纳数据，检测对端是否可达等，就可以很好地处理易用性问题。别的当数据发送失利时，应当以返回值或事情办法告诉运用程序，当有运用层数据需求处理时，最好以回调函数或事情办法激活运用层处理程序，以防止运用程序低效的循环检测。经过在协议规划和协议完结两个方面一起进行优化，该协议在实践运用进程中表现出极好的牢靠性和必定的通用性，可供参考学习。
