node环境下使用serialport对硬件指令进行封装

连通硬件

首先,要确保你能用机器指令连通硬件,连通工具windows下推荐sscom,mac下推荐RS232 Tool 他们都能发送十六进制数据且都是免费

这里讲一下异步串口协议
一,232(三根线,双方都是2线接3线反序接,再加一根地线,故名232协议),双工短距,用途最广泛,一般电脑调试硬件都是用这个,因为短距传输速率可以设成超高不用担心丢帧问题
二,485 (分Rx+,Rx-接口,顺序连接),半工长距,用于远距离呼叫应答
三,422 (分Rx+,Rx-,Tx+,Tx-接口,反序连接),双工长距,接线比较复杂

选好协议,装好驱动,拿到硬件文档,一般硬件文档中会给协议的帧头和帧体,帧尾一般用于校验,一般用奇偶校验或是crc冗余校验,需要自己去计算,推荐一个网站www.23bei.com,这里可以根据通信协议自动生成校验码.另外单片机的数据位与软件是高低位反序的,记得自己手工做好调整

自己组装好硬件指令之后,根据与硬件协议好的波特率,校验停止与数据位,就可以和硬件通信了.这里由于是232协议,近距离传输,就可以选择超高速的230400波特率,每秒速度接近30M,硬件指令响应都是微秒级别的,没有任何延迟.

这是我用串口调试助手与硬件的一次通信模拟

配置serialport

serialport是node环境下唯一一个串口连接包,想要用node操控硬件,这个库是必须要攻克的一道难关

npm install serialport --save 之后,我进入node_modules发现这个包是一堆cpp文件,作者为了提高效率,使用c++来操控硬件,我们首先要把这个包编译成node能够识别的.node二进制文件.

首先确保你的node版本在V8.0以上,phtyon为2.7版本(尤其不能用3以上的版本),具备基本的C++编译环境(vs C++ 或者 Xcode 都可以)

我是在electron框架下编译的,还要额外下载electron,electron-rebuild两个包,然后使用electron-rebuild命令就可以编译serialport了,npm下载electron-rebuild过程中可能会报404错误,这个不用管,因为作者已经不再维护了,所以如果你的系统比较新的话他会找不到对应的serialport二进制文件,我们下好自己编译就行了.

如何封装硬件指令

js中变量的大小都是8字节浮点数,64bit,这个在TCP中问题不大,但是在硬件传输协议中,这么大的变量是在灾难级的,所以我们参照c语言对js变量从新定义

封装通信帧伪代码:
//定义数据帧都为8位无符号整形, Uint8Array类似于set,内置方法也雷同
//帧长度为头部(指令含义),帧体(指令内容),帧尾(CRC,检测是否有传输错误),也可自己定义其他的通信协议
const crc = require('crc')
calcCRC() {
    //引用crc包
    const r = crc.crc16modbus(headFrame+ bodyFrame)
    //>>为抛弃高8位,这是个反序操作
    return Uint8Array.of(r >> 8, r)
}
let Frame = new Uint8Array(headFrame.length + bodyFrame.length+CRC.length)
Frame.set(headFrame)
//假设帧头为2字节
Frame.set(bodyFrame, 2)
Frame.set(calcCRC(), headFrame.length + bodyFrame.length)
return Frame 

检测返回的数据帧同理,先判断其长度,如果过短是丢帧,如果过长是缓存溢出,需要截取,如果长度正好合适就判断其crc,如果吻合则没有传输错误,解析帧体向上层传递

解析帧伪代码:
  parse() {
    // length为约定的指令长度,由于约定crc+帧头为四字节,所以即使空包也要大于四
    // data.length 为返回的指令长度,由于length可以使变长度指令,所以要判断一下data.length
    if ((length > 0 && data.length < length) ||data.length < 4) {
      data = null
      return PARSE_CODE.LACK_DATA
    }
    const err = parseBody()
    // 过短提前返回
    if (err === PARSE_CODE.LACK_DATA) {
      data = null
      return PARSE_CODE.LACK_DATA
    }
    this.head = (data[0] << 8) + data[1]
    // 检测crc
    if (!this.checkCRC()) {
      data = null
      return PARSE_CODE.CRC_DISS
    }
    data = null
    return err
  }